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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA YAGI de cinco elementos para 20 metros. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia Hacer su propia antena no es una tarea fácil para los radioaficionados. A menudo, los autores de varias antenas no prestan atención a la descripción de la tecnología de fabricación de las antenas, y esto es muy importante para quienes intentarán repetirlas. Sin conocer la tecnología de fabricación, es difícil evaluar plenamente sus propias capacidades. Su sobreestimación a menudo lleva al hecho de que los buenos diseños, a pesar de los materiales ya gastados, quedan sin terminar. Este artículo describe en detalle el diseño de una antena para un alcance de 20 metros. Algunas técnicas de fabricación pueden ayudar a fabricar antenas de otras bandas. El problema de elegir una antena se enfrentó al equipo del Inta Radio Club (RK9XXS) desde el comienzo de sus actividades. Ya entonces se decidió: fabricar sólo antenas serias. Entendiendo bien que no se puede hacer una antena rápidamente, decidimos primero recolectar materiales y, en función de su cantidad, decidir qué tipo de antena construir. En un mes logramos encontrar 10 tablas de duraluminio para saltos de altura de 3,6 m de largo, 10 piezas de tubo de 30 mm de 1,5 m de largo, dos tubos de una camilla médica de 36 mm de diámetro, dos tubos de duraluminio de seis metros de diámetro de 60 y 70 mm y un tubo de tres metros y 60 mm de diámetro. Este material fue suficiente para construir una antena YAGI de 5 elementos. Teniendo experiencia en el cálculo de sistemas de antenas mediante computadora y en la fabricación de antenas calculadas, comenzamos el diseño preliminar de la antena. Las primeras estimaciones mostraron que es más rentable construir una antena en un recorrido extendido: mayor ganancia, mejor relación delantera/trasera. El principal requisito para una antena de club, en nuestra opinión, es la capacidad de funcionar en la banda de frecuencia 14...14,35 MHz con una ROE mínima. Esto se debe, en primer lugar, a los diversos intereses de los miembros del club: a uno le encanta la sección de telégrafos, a otro le encanta SSTV, al tercero le gustan las expediciones a las islas y al cuarto le encanta MT-63. Cuando posteriormente se simuló la antena con la ganancia máxima en la dirección del lóbulo principal, resultó que nuestra antena pierde sólo 0,5...0,7 dB. Esto nos vino bastante bien. Los cálculos se realizaron con el programa YAGIOPTIMIZER y se verificaron con el programa NEC4WIN95. Para ser justos, cabe destacar que ambos programas están muy cerca en cuanto al resultado final, aunque existen algunas diferencias. Dimensiones de los elementos de la antena: reflector - 10,7 m, vibrador - 10,3 m; director 1 - 9,88 m, director 2 - 9,58 m; director 3 - 8,9 m Características de la antena: ganancia - 11,6 dB; relación delantera/trasera - 24 dB; relación frontal/lateral - 35 dB, impedancia de entrada - 50 ohmios. Entonces, se determinaron las dimensiones principales, es hora de soluciones tecnológicas. La tecnología de fabricación de la antena se eligió de tal manera que se minimizara la cantidad de trabajo "pagado" y la mayor parte de las piezas se pudieran completar de forma independiente utilizando una herramienta sencilla. Para el trabajo se necesitaba un taladro eléctrico, tijeras para metal, una sierra para metales, martillos, alicates, machos, troqueles, llaves inglesas, destornilladores y otros objetos pequeños. No hay mucho trabajo de soldadura: sólo seis unidades simples. Trabajos de torneado: 10 casquillos de duraluminio. Todo lo demás se hizo de forma independiente, sin utilizar equipos especiales. El problema con el travesaño se resolvió de la manera más simple: se colocó un tubo con un diámetro de 70 mm en el medio y se insertaron tubos con un diámetro de 60 mm en ambos lados. El espacio entre los tubos se eliminó con una tira de cinta de acero de 1,5 mm de espesor, envolviéndola firmemente alrededor de los tubos delgados. Las uniones se aseguraron contra el giro con tornillos M 10x80. A una distancia de 1500 mm de los extremos se perforaron dos orificios y se aseguraron dos bucles de acero de 10x100x30 mm con pernos M 120x5 para sujetar los tirantes superiores y laterales (Fig. 1).
En los lugares marcados se instalaron plataformas para la fijación de los elementos (Fig. 2). Estas almohadillas aíslan completamente los elementos del travesaño con una capacitancia mínima entre ellos. Las zonas de fijación de los elementos constan de una placa de acero de 3 mm de espesor y una placa de textolita de dimensiones 100x250x15 mm. En las placas de acero y textolita se perforaron 16 orificios coaxiales con un diámetro de 6 mm, después de lo cual se perforaron ocho orificios en la placa de acero con un diámetro de 25 mm. Esto es necesario para que las escaleras de mano para sujetar los elementos no entren en contacto con la placa de acero. Luego, se perforaron cuatro orificios más con un diámetro de 8 mm en la placa de acero para unir la plataforma al travesaño y se soldó un tubo con un diámetro de 17 mm y una longitud de 500 mm para los tirantes superiores del elemento (soporte ). Las placas se sujetan entre sí mediante orificios no perforados con ocho pernos M6x25.
Las escaleras de mano están hechas de varilla de acero sin recocer con un diámetro de 8 mm. Para la fijación de los elementos se fabricaron escaleras de mano con un diámetro de 6 mm (se utilizaron clavos de construcción). Primero debe cortar la varilla a la longitud requerida, luego cortar los hilos en los extremos a una longitud de 30 mm y luego doblar la escalera sobre el yunque hasta obtener la forma deseada. Es fácil calcular la longitud de la varilla usando la fórmula. L \u1,57d 2 * (D + d) + D + 40 * M + XNUMX, donde L es la longitud requerida de la varilla; D es el diámetro de la tubería que está unida a la escalera de mano; d es el diámetro de la varilla con la que está hecha la escalera de mano; M es el espesor de la pieza a la que se une la tubería; 40 mm - reserva para tuercas de fijación. En la figura se muestra una forma sencilla de doblar una escalera de mano. 3. Durante el proceso de flexión, se coloca un martillo en la escalera y el segundo martillo golpea ligeramente. El perfil de la escalera de mano se controla mediante una plantilla o un tubo fijo.
Los elementos de la antena (Fig. 4) están compuestos por un trozo de tubo de 36 mm de diámetro (en el centro), dos barras para saltos de altura y dos trozos de tubo de 30 mm (en los extremos). Las barras de salto se insertan firmemente en un tubo con un diámetro de 36 mm y se fijan con abrazaderas estándar, y las secciones de los tubos se unen a la barra con casquillos de duraluminio especialmente mecanizados y remaches hechos de alambre de aluminio con un diámetro de 5 mm. En la unión hay un bucle para sujetar los tirantes superiores y externos de los elementos. El bucle está hecho de una varilla con un diámetro de 6 y una longitud de 90 mm (se pueden utilizar clavos de construcción). Se corta una rosca M20x6 desde un extremo hasta una longitud de 1 mm, el otro extremo se dobla formando un anillo en un mandril con un diámetro de 15 mm.
El punto de fijación transversal (Fig. 5) asume la carga principal de naturaleza estática y dinámica y debe proporcionar una gran resistencia. Es una placa de acero de 4 mm de espesor. El tamaño de la placa está determinado por la longitud del travesaño y el peso de la antena; el tamaño mínimo “B” para esta antena es de 500 mm. Se perforan agujeros en la placa para abrazaderas para sujetar el travesaño y para abrazaderas para sujetar la placa al mástil.
Los agujeros están marcados de la siguiente manera. La distancia “A” debe ser igual a la suma de los diámetros del mástil y de las escaleras de mano que sujetan la placa al mástil. En nuestro caso, el diámetro del mástil es de 52 mm, y las escaleras de mano están hechas de una varilla de 8 mm de diámetro, por lo que la distancia entre los centros de los agujeros es de 60 mm. La distancia “B” debe ser igual a la suma de los diámetros del travesaño y de las escaleras de mano que sujetan el travesaño a la placa. En nuestro caso, el diámetro del travesaño es de 70 mm y el diámetro de la varilla con la que están hechas las escaleras es de 8 mm. La distancia entre los centros de los agujeros es de 78 mm. El número de escaleras de montaje transversal para una antena tan pesada es de al menos 6. Esto determina la confiabilidad del montaje transversal. El número de escaleras para fijar la placa al mástil en antenas largas debe ser de 6 a 8. Determina la fuerza para sujetar el travesaño al mástil. Seleccionamos seis escaleras de mano. Después de marcar y perforar estos orificios, se hace un orificio en la esquina inferior para el soporte del soporte lateral. El diámetro de este orificio debe ser igual al diámetro del tubo seleccionado para el soporte. El tubo de soporte se selecciona con un diámetro de 1,5 pulgadas, es decir. 37 milímetros. Elegimos que la longitud del tubo de soporte (tamaño “D”) sea de aproximadamente 1000 mm. En los extremos del tubo del soporte se perforan dos orificios con un diámetro de 12 mm, en los que se insertarán los pernos tensores de los tirantes laterales. El tubo del soporte se inserta en el orificio de la placa de acero para que los extremos tengan la misma longitud. Después de esto, la tubería debe soldarse cuidadosamente por ambos lados. La unidad de fijación está cuidadosamente lijada y pintada con pintura al óleo para uso exterior. Los pernos tensores de los tirantes superiores y laterales están fabricados de varilla de acero con un diámetro de 12 mm y una longitud de 250 mm. Un extremo de la varilla se dobla formando un anillo sobre un mandril con un diámetro de 15 mm y en el otro extremo se corta una rosca M12x1,5 en toda la longitud restante. Es mejor hacer los tirantes laterales y superiores del travesaño durante el proceso de montaje de la antena, ya que su longitud está determinada por el centro de gravedad del sistema de antena. La fijación de los tirantes transversales se muestra en la Fig. 6.
Asamblea de la antena. Primero, monte el travesaño de la antena como se describe arriba. La travesía se coloca sobre una plataforma horizontal limpia y plana de 12x16 m, en la travesía se instalan los elementos de fijación de los elementos mediante escaleras de tijera y sobre ellas se instalan los elementos de antena ensamblados (también mediante escaleras de tijera). En este caso, es necesario prestar atención a la horizontalidad de todos los elementos de la antena. La distancia entre los elementos se muestra en la tabla.
Al instalar elementos, las bisagras de sujeción de los tirantes superiores y externos deben quedar en la parte superior. La vista superior de la antena se muestra en la Fig. 7.
Luego se marcan los tirantes superiores de los elementos y se les instalan aisladores. Cuantos más aisladores se instalen, menos influencia tendrán los tirantes superiores en los parámetros de la antena. En el caso de utilizar tirantes superiores dieléctricos (nylon, cáñamo), no es necesario instalar aisladores. Los vientos se fijan por un extremo a las bisagras de los elementos, y por el otro extremo a los postes de soporte, pasando los vientos por los orificios perforados en los postes (Fig. 8).
Se deben utilizar guardacabos para todos los puntos de conexión de los cables de sujeción. Los vientos externos están unidos a las bisagras de los elementos. Es recomendable envolver estos vientos en los puntos de fijación con tiras de chapa galvanizada, así durarán mucho tiempo. Los aparatos ortopédicos externos deben estar lo más apretados pero uniformemente estirados posible. Lo más importante es asegurar la correcta posición de los elementos de la antena. Nuestro diseño utilizó cables de acero para los vientos superiores y cuerdas de cáñamo para los vientos exteriores. Después de colocar todos los tirantes, se instala un dispositivo correspondiente (Fig. 9). Se fija mediante abrazaderas o escaleras de mano. El cable de alimentación se conecta, fija y tiende inmediatamente al centro del mástil. La carcasa del dispositivo correspondiente debe proteger los condensadores contra la lluvia y la nieve.
Ahora la antena está montada y se puede determinar su centro de gravedad. Para hacer esto, levante el travesaño entre el primer y segundo director y, moviendo el fulcro, encuentre la posición de equilibrio de la antena. En este punto, instale el centro de la unidad de montaje transversal de modo que el soporte lateral quede en la parte inferior. La fijación transversal al mástil se muestra en la Fig. 10.
Después de eso, mida la distancia entre los orificios del soporte y las bisagras de acero en el travesaño. Los bastidores laterales se fabrican según estas dimensiones, dejando una reserva de tensión. Antes de levantar la antena, asegúrese de revisar todas las fijaciones y apretar todas las tuercas. Sosteniendo el travesaño en dos lugares, la antena ensamblada se eleva sobre la máquina UNZHI. sobre el que se fija la caja de cambios con el tubo de soporte. Después de presionar la unidad de fijación al tubo de soporte, fíjela con escaleras de mano. Después de nivelar el travesaño con la ayuda de soportes, mida la distancia entre la parte superior del tubo de soporte y las bisagras de sujeción de los tirantes superiores. Los tirantes superiores se fabrican e instalan según estas dimensiones. Inmediatamente es necesario asegurar la tensión de las extensiones superior y lateral del travesaño, controlando la ausencia de deflexión vertical y lateral. Este es el único trabajo de montaje que se realiza a una altura de 3 m. Ahora la antena está completamente montada y, elevando las secciones a una altura en la que todavía es posible trabajar con el dispositivo de adaptación, se ajusta el emparejador omega. Configuración. Dos antenas construidas mediante cálculos informáticos sólo requirieron el ajuste del dispositivo correspondiente. Durante el proceso de ajuste no se produjeron alargamientos ni acortamientos de los elementos ni de sus movimientos en la traviesa. La configuración del dispositivo correspondiente se reduce a configurar los controles deslizantes del condensador en la posición correspondiente a la salida de potencia máxima con una ROE mínima en el medio del rango. Si se instala un dispositivo de adaptación a una altura de 3...4 m del suelo, el ajuste se realiza a una frecuencia de 14100 kHz y es necesario verificar la ROE en las frecuencias de 14 y 14,35 MHz, donde debería no exceder 1,1. La antena sintonizada debe tener una ROE de no más de 1,1 en todo el rango de 20 metros. En el diseño y construcción de la antena participaron Yu. Pogreban (UA9XEX), A. Kishchin (UA9XJK), A. Kolpakov (UA9XKT), A. Bogomolov (UA9XBL), M. Gribak (UA9XEQ). Diseñador general y capataz de construcción N. Filenko (UA9XBI). Autor: N.Filenko (UA9XBI)
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