~ Antenna Yagi 450MHz: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

L'obiettivo di questa guida è realizzare un'antenna Yagi da ~450 MHz conveniente per la ricerca della direzione radio o altri usi nei modi più ingegnosi che riesco a trovare, pur fornendo una configurazione di antenna standardizzata da utilizzare con il confronto dei risultati utilizzando lo stesso software di analisi e/ o metodi. Dimostrerò un metodo per; realizzare l'antenna utilizzando materiali comuni che possono essere trovati localmente, dove trovare i materiali e utilizzando una stampante 3D per realizzare le parti utilizzate per montare gli elementi dell'antenna sul boma per un aspetto più esperto se si ha accesso a una stampante 3D. Tenete a mente, diversi materiali possono essere utilizzati in una certa misura in cui l'obiettivo principale e l'attenzione richiesta saranno le dimensioni e le specifiche per le migliori prestazioni. Annoterò idee per diversi metodi da realizzare in ogni passaggio.

Forniture

1. ~48" di 1 cm o 3/8" di diametro tubi in alluminio, rame o ottone (va bene anche un tassello in legno ricoperto di nastro adesivo in alluminio o una treccia di stagno in rame. È possibile utilizzare anche un filo di rame solido di calibro 12 o 14).

2. ~36" di 1 cm o 3/8" di tubo di rame (vecchio tubo dell'acqua o del refrigerante libero o di recupero poiché la parete più sottile si piega più facilmente. È possibile utilizzare anche alluminio o rame di 9,5 mm x 1,5 mm di spessore oppure provare a utilizzare 12 o filo di rame solido calibro 14.)

3. ~ 30 "di 1" o 2,5 cm di tubo quadrato in alluminio (vecchio telaio per cappelli di camion da cantiere libero o di recupero. Tecnicamente puoi anche usare un ramo di albero o un pezzo di legno che è asciutto e dritto finché gli elementi sono sullo stesso piano)

4. 6 Cannucce di plastica o di carta (ristoranti)

5. 5 viti (opzionali e vedere Pistola per colla a caldo e colla a caldo)

6. ~ 30 cm di cavo coassiale RG6 da 75 ohm (i vecchi satelliti gratuiti sono un'ottima fonte)

7. ~ 40 di RG58 o altro cavo coassiale da 50 ohm

8. Connettore maschio RG58 o qualsiasi altro cavo coassiale da 50 ohm (SMA, BNC o qualunque sia il ricevitore di ingresso)

9. Saldatore e saldatura (flusso se la saldatura non è nucleo di flusso)

10. Tagliafili (opzionale poiché è possibile utilizzare un coltello o un altro cutter)

11. Spelafili (opzionale poiché è possibile utilizzare un coltello o un altro cutter se si fa attenzione a non tagliare i fili)

12. Sega per tagliare i tubi e il boma

13. Mini tagliatubi di rame (opzionale, anche se è bello da avere)

14. Pistola per colla a caldo e colla a caldo ad alta temperatura (opzionale poiché è possibile utilizzare colla super, resina epossidica, penna per stampante 3D o viti. Se si utilizzano viti, sarà necessario un trapano per praticare i fori nel braccio per le viti)

Passaggio 1: misurare e tagliare gli elementi dell'antenna, l'asta e il cavo coassiale

Dopo aver determinato quali materiali verranno utilizzati per gli elementi dell'antenna (tubi di alluminio, tasselli di legno ricoperti di nastro di alluminio o treccia di rame stagnato, tubi di rame, tubi di ottone, cavi di rame, ecc.), è possibile misurare e contrassegnare dove tagliare. Tieni presente l'errore di tagliare un po' più lungo che più corto, quindi se in seguito vuoi provare a sintonizzare di più l'antenna… puoi accorciare la lunghezza. Questa è una buona pratica da tenere a mente per le future costruzioni di antenne. La cosa migliore è cercare di mantenere i tagli per la lunghezza indicata specificata per coerenza.

Le specifiche per quanto segue sono le seguenti

Elemento regia 1 - 25 cm

Elemento regia 2 - 26 cm

Elemento di regia 3 - 26 cm

Elemento guidato - 68,7 cm (può essere misurato e tagliato più a lungo poiché alcuni possono essere tagliati in seguito in base alla qualità della curvatura del raggio e per lo spazio di ~2 cm)

Elemento riflettente - 36cm

Braccio - 74,5 cm

Cavo coassiale Balun RG6 - 25,1 cm

Cavo coassiale Feedline RG58 - Ho usato 38 anche se tecnicamente la linea di alimentazione può essere sintonizzata per una lunghezza d'onda SWR ottimale

Piegare l'elemento condotto

Piegare il raggio di 2,5 cm su ciascuna estremità, utilizzando un tassello rotondo di 5 cm di diametro o una forma a seconda di ciò che si ha a disposizione, misurando attentamente in modo che la larghezza degli elementi dell'antenna guidata sia di 30 cm. Puoi piegarti osservando attentamente e misurando mentre ti pieghi. Puoi anche piegare usando il metodo di riempimento con sabbia come in questa istruzione o il metodo di riempimento con sale come in questa istruzione o una piegatrice per tubi o un metodo di piegatura a molla.

Taglio e spellatura del balun RG6:λ/2@435MHz = 300, 000/435 x 2 = 345mm (aria) Fattore di velocità coassiale (v)

In URM111: 16 mm di estremità spellata (v=0,9) = 18 mm (elettrico)

Lunghezza di taglio = 345 mm-18 mm

Per cavo PE v = 0,66, 345 mm - 18 mm x 0,66 = 215,82 mm non spellato e aggiungere 1 cm PE non spellato e ~6 mm spellato per una lunghezza totale di 231,82

Cavo PTFE v = 0,72, 345 mm - 18 mm x 0,72 = 235,44 mm non spelati e aggiungere 1 cm PE non spellato e ~6 mm spellati per una lunghezza totale di 251,44

Taglio e spellatura della linea di alimentazione RG58: spellare circa 3 cm dell'isolamento esterno dall'estremità dell'RG58 e 1 cm dall'isolamento interno in PE/PTFE.

Passaggio 2: stampa 3D dei supporti degli elementi

Se non hai accesso a una stampante 3D localmente o tramite la posta, questo passaggio può essere modificato in modo creativo per assicurarti che gli elementi dell'antenna siano montati ~5/32 (4 mm) sopra la superficie del braccio utilizzando un materiale elettricamente isolante come qualsiasi plastica, o anche legno, che puoi trovare da usare.

Se hai accesso a una stampante 3D che sia la tua, in un Maker Space o online, un eccellente modello STL (STL è il formato di file utilizzato dalla stampante 3D) e il file che ho trovato già realizzato è qui al seguente sito:

Basta salvare una copia del file. STL di tua scelta, copiarla su una chiavetta o comunque trasferire il file sulla stampante 3D (e-mail, unità condivisa, ecc.). Chiedi a chi ha la stampante 3D cosa fare se non lo sai.

Tieni presente che la versione 0.2 della revisione del collegamento sopra è 12 mm ed è per elementi di diametro 12 mm, sebbene le cannucce possano essere utilizzate come spessori per riempire lo spazio tagliando le cannucce alla lunghezza della larghezza della stampa 3D e quindi tagliando il lunghezza per aprirsi per avvolgere tutti gli strati necessari per lo spessore per una vestibilità non allentata.

Il collegamento sopra La versione della revisione 0.1 è davvero ovvio per quanto riguarda il diametro dell'elemento, anche se stamperei una dimensione di 1 mm più grande del materiale dell'elemento oltre a considerare il restringimento del materiale della stampante 3D in modo da non dover forare la stampa del supporto in seguito se è necessario allargare il foro. Ho usato la versione da 12 mm per sicurezza.

Ho scoperto che la versione Revision 0.1 da 12 mm funziona meglio per il Driven Element (che è l'elemento in rame a cui è collegato il cavo coassiale (linea di alimentazione), poiché puoi spostare il supporto intorno agli angoli senza rimanere bloccato.

Non farti prendere la mano a stampare troppo in una volta sulla base poiché alcune stampanti si comportano in modo diverso e se hai notato nell'immagine con le stampe grigie della Revisione 0.1, un'altra stampa dell'antenna discone non è risultata corretta.

Nota: puoi usare Primer per sigillare la stampa 3D in modo che la stampa duri più a lungo. Questo è un buon consiglio in generale se non hai mai stampato in 3D prima poiché alcuni materiali sono biodegradabili e si decompongono nel tempo.

Passaggio 3: layout, misurazione della spaziatura degli elementi dell'antenna e assemblaggio

Disporre gli elementi dell'antenna dopo aver inserito e centrato gli elementi utilizzando la cannuccia di plastica o altri spessori di materiale non conduttivo. Tieni presente che se il tuo braccio non è quadrato di 3 cm come il punto di montaggio dei supporti per la stampa 3D, usa semplicemente il lato liscio della stampa del supporto per allinearlo. Inoltre, tieni presente di regolare il centro del braccio e il centro degli elementi per una spaziatura uniforme della vista dall'alto.

Misurare la spaziatura di ciascun elemento dell'antenna partendo da un'estremità del braccio e lavorando fino all'altra estremità del braccio. Sono partito dal lato dell'elemento riflettente del boma. Le distanze sono annotate nella prima immagine tenendo presente che le distanze non sono "Al centro" nell'immagine. È possibile utilizzare quelle dimensioni o le distanze "al centro" elencate se si utilizza un altro materiale come il cablaggio in rame a nucleo solido di calibro 14 o 12.

Le distanze "al centro" tra gli elementi sono annotate come segue

Elemento riflettente per elemento guidato (lato più vicino all'elemento riflettente) - 13 cm

Elemento guidato (lato più vicino al 1° elemento regia) al 1° elemento regia - 3,5 cm

Dal 1° elemento di regia al 2° elemento di regia - 14 cm

Dal 2° elemento di regia al 3° elemento di regia - 14 cm

Ho usato degli elastici per tenere temporaneamente in posizione gli elementi montati mentre eseguivo il passaggio successivo per assicurarmi che la spaziatura fosse corretta durante la messa a punto utilizzando un NanoVNA.

Saldatura del balun e della linea di alimentazione all'elemento guidato

Carteggiare l'elemento guidato dove verranno saldati il balun e la linea di alimentazione, assicurandosi di pulire accuratamente. Puoi applicare il flusso anche se la saldatura che stai utilizzando non è un nucleo di flusso.

Attorcigliare i fili di terra (esterni) su ciascuna estremità del cavo balun RG6 in un unico filo, quindi è più facile saldare in seguito e fare lo stesso per i fili conduttivi poiché molto probabilmente è un filo a trefoli. Fai lo stesso per un'estremità del cavo RG58.

Piegare il cavo balun RG6 e il cavo RG58 e posizionare i fili di terra come mostrato nelle immagini e saldare insieme.

Quindi posizionare i fili conduttivi centrali del balun RG6 come mostrato nelle immagini e saldare al Driven Element.

Saldare il conduttore centrale dell'RG58 al lato destro dell'elemento guidato come mostrato nelle immagini.

Salda il connettore SMA, BNC o qualsiasi altro connettore che hai deciso di utilizzare sull'RG58.

Passaggio 4: sintonizzazione (se necessario) e montaggio sicuro dell'elemento

Collegare gli elementi di montaggio all'antenna Boom e sintonizzare

Come notato nel passaggio precedente, ho utilizzato degli elastici per tenere temporaneamente in posizione ciascun elemento montato prima di incollare a caldo in posizione poiché volevo verificare le prestazioni con il NanoVNA. Questo passaggio è facoltativo, ma è consigliabile eseguirlo per garantire l'integrità dell'antenna e per imparare a sintonizzare le antenne e altre parti relative alla radio.

Il NanoVNA è un Vector Network Analyzer (VNA) davvero conveniente che teoricamente può eseguire test relativi alla fase insieme ai test relativi all'ampiezza eseguiti da un analizzatore di rete scalare.

I due test principali che possono essere eseguiti in modo più semplice ed economico con il NanoVNA sono:

Impedenza - Per assicurarci che l'impedenza corrisponda al ricevitore che stiamo utilizzando nella gamma di frequenza

Perdita riflessa - Riorganizzata in modo diverso possiamo anche calcolare lo Standing Wave Ratio (VSWR)

Ci sono tutorial online che mostrano come usare il NanoVNA se ne hai uno. Consiglio di investire in un NanoVNA se prevedi di approfondire la radio. Ulteriori misurazioni possono essere eseguite anche come mostrato in questo articolo.

Ci sono anche altri modi per sintonizzare l'antenna che sono convenienti che sono stati utilizzati prima che uscisse il NanoVNA, come l'utilizzo di un RTL-SDR economico e una sorgente di rumore a banda larga per determinare la perdita riflessa e il VSWR ottimali.

Supporti per elementi sicuri:

Colla a caldo, penna 3D Pinter, colla super, resina epossidica o trapano e avvitare i supporti al braccio una volta distanziati alle dimensioni sopra o regolate con precisione. Ho usato la colla a caldo sull'impostazione dell'alta temperatura per gli elementi sul supporto e il supporto sul braccio poiché la prima build che uso solo all'interno poiché ho realizzato gli elementi con tasselli di legno avvolti in nastro adesivo di alluminio.

Passaggio 5: fine

È possibile applicare un leggero strato di Krylon per sigillare gli elementi dell'antenna, l'asta e i supporti per prevenire la corrosione in seguito che potrebbe influire negativamente sulle prestazioni dell'antenna.

Puoi anche realizzare un'impugnatura con nastro di silicone, una vecchia impugnatura o qualsiasi altro materiale non conduttivo desideri.

Puoi anche creare un supporto per l'antenna da montare su un treppiede o in un'altra posizione come un albero fisso o un albero con un rotatore.

Ci sono altri fantastici design di antenne yagi che puoi trovare online, nei libri ARRL o in altri libri.

Ci sono anche altri file STL di montaggio per stampante 3D già progettati per Yagi e altre antenne che puoi trovare su Thingiverse.

Se ti piace realizzare antenne, puoi investire in un misuratore SWR o costruirne uno tuo. Ci sono molti fantastici progetti online per aiutarti a capire meglio le prestazioni della tua antenna e imparare l'elettronica allo stesso tempo.

Divertiti a usare la tua antenna!