~ 450MHz Yagi Antenna: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Ο στόχος αυτού του διδάσκοντος είναι να καταστήσει ένα οικονομικά αποδοτικό en 450MHz Yagi Antenna for Radio Direction Finding ή άλλες χρήσεις με τους πιο επινοητικούς τρόπους που μπορώ να βρω, παρέχοντας παράλληλα μια τυποποιημένη κατασκευή κεραίας για χρήση με σύγκριση αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας το ίδιο λογισμικό ανάλυσης και/ ή μεθόδους. Θα δείξω μια μέθοδο για? φτιάξτε την κεραία χρησιμοποιώντας κοινά υλικά που μπορείτε να βρείτε σε τοπικό επίπεδο, πού να βρείτε τα υλικά και χρησιμοποιώντας έναν 3D εκτυπωτή για να κάνετε τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση των στοιχείων της κεραίας στην έκρηξη για πιο ειδική εμφάνιση εάν έχετε πρόσβαση σε έναν 3D εκτυπωτή. Λάβετε υπόψη ότι διαφορετικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάποιο βαθμό, όπου η κύρια εστίαση και προσοχή θα είναι στις διαστάσεις και τις προδιαγραφές για την καλύτερη απόδοση. Θα σημειώσω ιδέες για διαφορετικές μεθόδους που πρέπει να γίνουν σε κάθε βήμα.

Προμήθειες

1. ub 48 "διαμέτρου 1cm ή 3/8" σωλήνα αλουμινίου, χαλκού ή ορείχαλκου (ξύλινος πείρος καλυμμένος με κολλητική ταινία αλουμινίου ή πλεξούδα από χάλκινο κασσίτερο θα λειτουργήσει επίσης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης στερεό σύρμα χαλκού 12 ή 14 μετρητών.)

2. Χαλκοσωλήνες ~ 36 "1cm ή 3/8" (παλιός ελεύθερος ή σωλήνας νερού ή ψυκτικού ναυπηγείου αφού ο λεπτότερος τοίχος κάμπτεται ευκολότερα. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν αλουμίνιο ή χαλκός πάχους 9,5mm x 1,5mm ή μπορείτε να δοκιμάσετε και 12 ή στερεό σύρμα χαλκού 14 μετρητών.)

3. Square 30 "του 1" ή 2,5cm τετράγωνο σωλήνα αλουμινίου (παλιό δωρεάν καπάκι καρό φορτηγού ναυαγοσώστης. Τεχνικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ακόμη και ένα στέλεχος δέντρου ή κομμάτι ξύλου που είναι στεγνό και ίσιο αρκεί τα στοιχεία να βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο)

4. 6 πλαστικά ή χάρτινα καλαμάκια (εστιατόρια)

5. 5 βίδες (προαιρετικά και δείτε Gun Hot Glue Gun and Hot Glue)

6. ~ 30cm καλωδίου Coax RG6 75ohm (οι παλιοί δωρεάν δορυφόροι είναι μια μεγάλη πηγή)

7. ~ 40 RG58 ή άλλο Coax καλώδιο 50ohm

8. RG58 ή οποιοδήποτε άλλο καλώδιο 50ohm Coax Male Connector (SMA, BNC ή οποιοσδήποτε άλλος δέκτης εισόδου)

9. Συγκολλητικό σίδερο και συγκολλητικό (ροή εάν η συγκόλληση δεν είναι πυρήνας ροής)

10. Κόφτες σύρματος (προαιρετικά, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαχαίρι ή άλλος κόφτης)

11. Απογυμνωτές καλωδίων (προαιρετικά, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαχαίρι ή άλλος κόφτης εάν προσέξετε να μην κόψετε καλώδια)

12. Πριόνια για να κόψετε τη σωλήνωση και να φουσκώσει

13. Mini Copper Tube Cutter (προαιρετικό, αν και είναι ωραίο να το έχετε)

14. Πυροβόλο κόλλας υψηλής θερμότητας και ζεστή κόλλα υψηλής θερμοκρασίας (προαιρετικά, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν σούπερ κόλλα, εποξειδική, στυλό εκτυπωτή ή βίδες. Εάν χρησιμοποιούνται βίδες, απαιτείται τρυπάνι για να ανοίξουν οι οπές στο βραχίονα για τις βίδες)

Βήμα 1: Μετρήστε και κόψτε τα στοιχεία κεραίας, το καλώδιο Boom και Coax

Αφού προσδιορίσετε ποια υλικά πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τα στοιχεία της κεραίας (σωλήνες αλουμινίου, ξύλινοι πείροι καλυμμένοι με ταινία αλουμινίου ή κονσερβοποιημένη πλεξούδα χαλκού, χάλκινος σωλήνας, σωλήνες από ορείχαλκο, χάλκινο σύρμα, κ.λπ.), μπορείτε να μετρήσετε και να σημειώσετε που να κοψει. Λάβετε υπόψη το σφάλμα κατά την κοπή λίγο περισσότερο από το κοντύτερο, οπότε αν αργότερα θέλετε να προσπαθήσετε να ρυθμίσετε την κεραία περισσότερο … μπορείτε να μειώσετε το μήκος. Αυτή είναι μια καλή πρακτική που πρέπει να έχετε κατά νου για μελλοντικές κατασκευές κεραίας. Το καλύτερο είναι να προσπαθήσετε να διατηρήσετε τις περικοπές ανά καθορισμένο σημειωμένο μήκος για συνέπεια.

Οι προδιαγραφές για τα παρακάτω είναι οι ακόλουθες

Σκηνοθετικό στοιχείο 1 - 25εκ

Σκηνοθετικό στοιχείο 2 - 26εκ

Σκηνοθετικό στοιχείο 3 - 26εκ

Οδηγούμενο στοιχείο - 68,7 εκατοστά (αυτό μπορεί να μετρηθεί και να κοπεί περισσότερο, καθώς μερικά μπορεί να κοπούν αργότερα με βάση την ποιότητα κάμψης ακτίνας και για το κενό ~ 2 εκατοστά)

Αντανακλαστικό στοιχείο - 36εκ

Boom - 74,5 εκ

Balun RG6 Coax Cable - 25,1εκ

Feedline RG58 Coax Cable - Χρησιμοποίησα 38 αν και τεχνικά η γραμμή τροφοδοσίας μπορεί να ρυθμιστεί για βέλτιστο μήκος κύματος SWR

Κάμψη του οδηγούμενου στοιχείου

Λυγίστε την ακτίνα των 2,5 εκατοστών σε κάθε άκρο, χρησιμοποιώντας έναν στρογγυλό πείρο ή φόρμα διαμέτρου 5 εκατοστών, ανάλογα με το τι έχετε διαθέσιμο, μετρώντας προσεκτικά ώστε το πλάτος των οδηγημένων κεραιών να είναι 30 εκατοστά. Μπορείτε να λυγίσετε κοιτάζοντας το μάτι προσεκτικά και μετρώντας καθώς λυγίζετε. Μπορείτε επίσης να λυγίσετε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πλήρωσης με άμμο όπως σε αυτήν την προδιαγεγραμμένη ή τη μέθοδο πλήρωσης με αλάτι όπως σε αυτό το διδακτικό ή ένα χωνευτήρι ή μια μέθοδο κάμψης ελατηρίου.

Κοπή και απογύμνωση του RG6 Balun: λ/2@435MHz = 300, 000/435 x 2 = 345mm (αέρας) Coax Velocity Factor (v)

Σε URM111: 16mm απογυμνωμένου άκρου (v = 0,9) = 18mm (ηλεκτρικό)

Μήκος κοπής = 345mm-18mm

Για καλώδιο PE v = 0,66, 345mm - 18mm x 0,66 = 215,82mm απογυμνωμένο και προσθέστε 1cm PE χωρίς λωρίδα και ~ 6mm απογυμνωμένο για συνολικό μήκος 231,82

Καλώδιο PTFE v = 0,72, 345mm - 18mm x 0,72 = 235,44mm απογυμνωμένο και προσθέστε 1cm PE χωρίς λωρίδα και ~ 6mm απογυμνωμένο για συνολικό μήκος 251,44

Κοπή και απογύμνωση της γραμμής τροφοδοσίας RG58: Απογυμνώστε περίπου 3 εκατοστά της εξωτερικής μόνωσης από το τέλος του RG58 και 1 εκατοστό από την εσωτερική μόνωση PE/PTFE.

Βήμα 2: Εκτυπώστε 3D τις βάσεις στοιχείων

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε έναν 3D εκτυπωτή τοπικά ή μέσω ταχυδρομείου, αυτό το βήμα μπορεί να τροποποιηθεί δημιουργικά για να βεβαιωθείτε ότι τα στοιχεία της κεραίας είναι τοποθετημένα ~ 5/32 (4mm) πάνω από την επιφάνεια του βραχίονα χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικά μονωτικό υλικό όπως οποιοδήποτε πλαστικό, ή ακόμα και ξύλο, μπορείτε να βρείτε για χρήση.

Εάν έχετε πρόσβαση σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, είτε τον δικό σας, σε ένα Maker Space είτε online, ένα εξαιρετικό μοντέλο STL (STL είναι η μορφή αρχείου που χρησιμοποιεί ο 3D εκτυπωτής) και το αρχείο που βρήκα ήδη φτιαγμένο είναι εδώ στον ακόλουθο ιστότοπο:

Απλώς αποθηκεύστε ένα αντίγραφο του αρχείου. STL της επιλογής σας, αντιγράψτε το σε ένα thumbdrive ή όπως θέλετε να μεταφέρετε το αρχείο στον τρισδιάστατο εκτυπωτή (email, κοινόχρηστο δίσκο κ.λπ.). Ρωτήστε όποιον έχει τον τρισδιάστατο εκτυπωτή τι να κάνετε αν δεν γνωρίζετε.

Λάβετε υπόψη σας τον παραπάνω σύνδεσμο Η έκδοση αναθεώρησης 0.2 είναι 12mm και είναι για στοιχεία διαμέτρου 12mm, αν και τα καλαμάκια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γυαλιά για να γεμίσουν το χώρο κόβοντας τα καλαμάκια στο μήκος του πλάτους της τρισδιάστατης εκτύπωσης και στη συνέχεια κόψτε το μήκος για να ανοίξετε για να τυλίξετε όσες στρώσεις χρειάζεστε για να γυαλίσετε για μια χαλαρή εφαρμογή.

Ο παραπάνω σύνδεσμος Έκδοση 0.1 αναθεώρησης είναι πραγματικά προφανής σε σχέση με τη διάμετρο του στοιχείου, αν και θα εκτυπώσω ένα μέγεθος 1 mm μεγαλύτερο από το υλικό του στοιχείου σας καθώς και τη συρρίκνωση του υλικού του εκτυπωτή 3D, ώστε να μην χρειάζεται να τρυπήσετε την εκτύπωση στήριξης αργότερα αν χρειαστεί να κάνετε την τρύπα μεγαλύτερη. Χρησιμοποίησα την έκδοση 12mm για να είμαι ασφαλής.

Βρήκα ότι η έκδοση Revision 0.1 12mm λειτουργεί καλύτερα για το Driven Element (αυτό είναι το χάλκινο στοιχείο όπου είναι συνδεδεμένο το ομοαξονικό καλώδιο (γραμμή τροφοδοσίας)), καθώς μπορείτε να μετακινήσετε τη βάση γύρω από τις γωνίες χωρίς να κολλήσετε.

Μην παρασυρθείτε πολύ με την εκτύπωση ταυτόχρονα στη βάση, καθώς ορισμένοι εκτυπωτές συμπεριφέρονται διαφορετικά και αν παρατηρήσατε στην εικόνα με τις γκρι εκτυπώσεις Revision 0.1, άλλες εκτυπώσεις κεραίας discone δεν αποδείχθηκαν σωστές.

Σημείωση: Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Primer για να σφραγίσετε την τρισδιάστατη εκτύπωση, ώστε η εκτύπωση να διαρκέσει περισσότερο. Αυτή είναι μια καλή συμβουλή σε γενικές γραμμές εάν δεν έχετε εκτυπώσει ποτέ ξανά στο παρελθόν, καθώς ορισμένα υλικά είναι βιοδιασπώμενα και διασπώνται με την πάροδο του χρόνου.

Βήμα 3: Διάταξη, Μέτρηση κενών στοιχείων κεραίας και συναρμολόγηση

Διαμορφώστε τα στοιχεία της κεραίας μετά την εισαγωγή και το κεντράρισμα των στοιχείων χρησιμοποιώντας το πλαστικό καλαμάκι ή άλλα μη αγώγιμα γυαλιά από υλικό. Λάβετε υπόψη εάν η έκρηξή σας δεν είναι τετράγωνη 3 εκατοστά, όπως είναι το σημείο στήριξης των στηρίξεων 3D Print, απλώς χρησιμοποιήστε την ομαλή πλευρά της εκτύπωσης βάσης για να ευθυγραμμίσετε. Επίσης, να έχετε κατά νου να προσαρμόσετε το κέντρο του βραχίονα και το κέντρο των στοιχείων για ομοιόμορφη συμμετρική απόσταση μεταξύ τους.

Μετρήστε την απόσταση κάθε στοιχείου κεραίας ξεκινώντας από το ένα άκρο του βραχίονα και δουλεύοντας στο άλλο άκρο του βραχίονα. Ξεκίνησα από την πλευρά του αντανακλαστικού στοιχείου της έκρηξης. Οι αποστάσεις σημειώνονται στην πρώτη εικόνα έχοντας κατά νου ότι οι αποστάσεις δεν είναι "On center" στην εικόνα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις διαστάσεις ή τις αναφερόμενες αποστάσεις "On Center" εάν χρησιμοποιείτε άλλο υλικό όπως καλωδίωση χαλκού στερεού πυρήνα 14 ή 12 μετρητών.

Οι αποστάσεις "On Center" μεταξύ των στοιχείων σημειώνονται ως εξής

Αντανακλαστικό στοιχείο σε οδηγούμενο στοιχείο (η πλησιέστερη πλευρά στο αντανακλαστικό στοιχείο) - 13cm

Driven Element (πλησιέστερη πλευρά στο 1ο στοιχείο σκηνοθεσίας) έως το πρώτο στοιχείο σκηνοθεσίας - 3,5 cm

1ο Στοιχείο Σκηνοθεσίας στο 2ο Στοιχείο Σκηνοθεσίας - 14εκ

2ο στοιχείο σκηνοθεσίας στο 3ο στοιχείο σκηνοθεσίας - 14εκ

Χρησιμοποίησα λαστιχένιες ταινίες για να κρατήσω τα τοποθετημένα στοιχεία προσωρινά στη θέση τους, ενώ έκανα το επόμενο βήμα για να βεβαιωθώ ότι η απόσταση ήταν σωστή κατά τον συντονισμό χρησιμοποιώντας ένα NanoVNA.

Συγκόλληση του Balun και του Feedline στο Driven Element

Τρίψτε το Driven Element όπου θα κολληθεί το balun και η γραμμή τροφοδοσίας, φροντίζοντας να καθαριστεί καλά. Μπορείτε επίσης να εφαρμόσετε τη ροή εάν η συγκόλληση που χρησιμοποιείτε δεν είναι πυρήνας ροής.

Στρίψτε τα καλώδια γείωσης (εξωτερικά) σε κάθε άκρο του καλωδίου RG6 balun σε ένα σύρμα, ώστε να κολλήσετε πιο εύκολα αργότερα και κάντε το ίδιο για τα αγώγιμα σύρματα, καθώς είναι πιθανότατα ένα καλώδιο. Κάντε το ίδιο για το ένα άκρο του καλωδίου RG58.

Λυγίστε το καλώδιο RG6 balun και το καλώδιο RG58 και τοποθετήστε τα καλώδια γείωσης όπως φαίνεται στις εικόνες και συγκολλήστε μαζί.

Στη συνέχεια, τοποθετήστε τα κεντρικά αγώγιμα καλώδια του RG6 balun όπως φαίνεται στις εικόνες και κολλήστε στο Driven Element.

Συγκολλήστε τον κεντρικό αγωγό του RG58 στη δεξιά πλευρά του Driven Element, όπως φαίνεται στις εικόνες.

Συγκολλήστε το SMA, το BNC ή οποιοδήποτε συνδετήρα που αποφασίσατε να χρησιμοποιήσετε στο RG58.

Βήμα 4: Συντονίστε (Εάν απαιτείται) και ασφαλείς βάσεις στοιχείων

Συνδέστε τα στοιχεία Element με την κεραία Boom και Tune

Όπως σημειώθηκε στο προηγούμενο βήμα, χρησιμοποίησα λαστιχένιες ταινίες για να συγκρατήσω προσωρινά κάθε τοποθετημένο στοιχείο πριν το Hot Glued στη θέση του, καθώς ήθελα να επαληθεύσω την απόδοση με το NanoVNA. Αυτό το βήμα είναι προαιρετικό, αν και συνιστάται να εκτελεστεί για να διασφαλιστεί η ακεραιότητα της κεραίας και να μάθετε πώς να συντονίζετε τις κεραίες και άλλα εξαρτήματα που σχετίζονται με το ραδιόφωνο.

Το NanoVNA είναι ένας πραγματικά οικονομικά αποδοτικός Διανυσματικός Αναλυτής Δικτύου (VNA) που θεωρητικά μπορεί να πραγματοποιήσει δοκιμές σχετικές με τη φάση μαζί με τις σχετικές με το πλάτος δοκιμές που πραγματοποιεί ένας Αναλυτής Scalar Network.

Οι δύο κύριες δοκιμές που μπορούν να γίνουν πιο εύκολα και οικονομικά με το NanoVNA είναι:

Αντίσταση - Για να βεβαιωθείτε ότι η σύνθετη αντίσταση ταιριάζει με τον δέκτη που χρησιμοποιούμε στο εύρος συχνοτήτων

Αντανακλαστική απώλεια - Αναδιατάσσεται με διαφορετικό τρόπο, μπορούμε επίσης να υπολογίσουμε την Αναλογία Σταθερού Κύματος (VSWR)

Υπάρχουν διαδικτυακά σεμινάρια που δείχνουν πώς να χρησιμοποιείτε το NanoVNA εάν έχετε. Συνιστώ να επενδύσετε σε ένα NanoVNA εάν σκοπεύετε να ασχοληθείτε περισσότερο με το ραδιόφωνο. Περαιτέρω μετρήσεις μπορούν να γίνουν επίσης όπως φαίνεται σε αυτό το άρθρο.

Υπάρχουν επίσης άλλοι τρόποι ρύθμισης της κεραίας που είναι οικονομικά αποδοτικοί και χρησιμοποιήθηκαν πριν από την εμφάνιση του NanoVNA, όπως η χρήση ενός φθηνού RTL-SDR και μιας πηγής θορύβου ευρείας ζώνης για τον προσδιορισμό της βέλτιστης ανακλασμένης απώλειας και VSWR.

Βάσεις ασφαλών στοιχείων:

Hot Glue, 3D Pinter Pen, Super Glue, Epoxy ή Drill και βιδώστε τα στηρίγματα στο Boom μόλις τα χωρίσετε στις παραπάνω ή λεπτότερες συντονισμένες διαστάσεις. Χρησιμοποίησα το Hot Glue στη ρύθμιση υψηλής θερμοκρασίας για τα στοιχεία στο στήριγμα και το στήριγμα στην έκρηξη από την πρώτη κατασκευή που χρησιμοποιώ μόνο στο εσωτερικό, αφού έκανα τα στοιχεία από ξύλινους πείρους τυλιγμένους σε κολλητική ταινία αλουμινίου.

Βήμα 5: Τέλος

Μπορείτε να εφαρμόσετε ένα ελαφρύ στρώμα Krylon για να σφραγίσετε τα στοιχεία κεραίας, το βραχίονα και τα στηρίγματα για να αποτρέψετε τη διάβρωση αργότερα που μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς την απόδοση της κεραίας.

Μπορείτε επίσης να κάνετε χειρολαβή από ταινία σιλικόνης, μια παλιά λαβή ή ό, τι μη αγώγιμο υλικό θέλετε.

Μπορείτε επίσης να φτιάξετε μια βάση για την κεραία να τοποθετηθεί σε τρίποδο ή σε άλλη θέση, όπως σταθερό ιστό ή ιστό με περιστροφέα.

Υπάρχουν άλλα φοβερά σχέδια κεραίας yagi που μπορείτε να βρείτε στο διαδίκτυο, σε Βιβλία ARRL ή σε άλλα Βιβλία.

Υπάρχουν επίσης άλλα έτοιμα σχεδιασμένα αρχεία STL με βάση τον εκτυπωτή 3D για το Yagi και άλλες κεραίες που μπορείτε να βρείτε στο Thingiverse.

Αν σας αρέσει η παραγωγή κεραίας, μπορείτε να επενδύσετε σε έναν μετρητή SWR ή να φτιάξετε το δικό σας. Υπάρχουν πολλά εξαιρετικά διαδικτυακά έργα που θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε καλύτερα την απόδοση της κεραίας σας και να μάθετε ηλεκτρονικά ταυτόχρονα.

Απολαύστε τη χρήση της κεραίας σας!