Antena Yagi de 450 MHz: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

L’objectiu d’aquest instructiu és aconseguir una antena Yagi de 450 MHz eficaç en termes de costos per a la cerca de direcció de ràdio o altres usos de les maneres més recursos que puc trobar, tot i proporcionar una construcció d’antena estandarditzada per utilitzar-la amb la comparació de resultats mitjançant el mateix programari d’anàlisi i / o mètodes. Vaig a demostrar un mètode per; fes l’antena utilitzant materials comuns que es poden trobar localment, on trobis els materials i utilitzant una impressora 3D per fabricar les peces que s’utilitzen per muntar els elements de l’antena a la ploma per obtenir un aspecte més expert si tens accés a una impressora 3D. Tingueu en compte que es poden utilitzar diferents materials fins a un cert punt on el focus principal i l'atenció necessària es centraran en les dimensions i les especificacions per obtenir el millor rendiment. Anotaré idees per fer diferents mètodes a cada pas.

Subministraments

Tubs d'alumini, coure o llautó d'1cm o 3/8 "de diàmetre (~ 48")

2 ~ 36 "d'1 cm o 3/8" tub de coure (tub antic de refrigeració o d'aigua de pati lliure o de recuperació, ja que la paret més prima es dobla més fàcilment. També es pot utilitzar alumini o coure de 9,5 mm x 1,5 mm de gruix o podeu provar d'utilitzar-ne 12 o filferro de coure sòlid de calibre 14).

3. Tub d'alumini quadrat de ~ 30 "d'1" o 2,5 cm (marc antic de tapa de camió lliure o salvador. Tècnicament fins i tot podeu utilitzar un membre de l'arbre o un tros de fusta sec i recte sempre que els elements estiguin al mateix pla)

4. 6 Palles de plàstic o paper (restaurants)

5. 5 cargols (opcionals i vegeu Pistola de cola calenta i pega calenta)

6. ~ 30cm de cable coaxial RG6 75ohm (els antics satèl·lits lliures són una font fantàstica)

7. ~ 40 de RG58 o un altre cable coaxial de 50ohm

8. S'utilitza un cable coaxial de 50ohm RG58 o qualsevol altre Connector masculí (SMA, BNC o qualsevol receptor d'entrada)

9. Soldador i soldadura (flux si la soldadura no és nucli de flux)

10. Talladors de filferro (opcional ja que es poden utilitzar ganivets o altres talladors)

11. Decapants de filferro (opcional ja que es pot utilitzar ganivet o un altre tallador si es té cura de no tallar cables)

12. Serrat per tallar el tub i el boom

13. Mini tallador de tub de coure (opcional, tot i que és bo tenir-lo)

14. Pistola de cola calenta i cola calenta d’alta temperatura (opcional ja que es poden utilitzar cargols de super cola, epoxi, impressora 3D o cargols. Si s’utilitzen cargols, es necessitarà un trepant per perforar els forats de la ploma per als cargols)

Pas 1: mesureu i talleu els elements de l'antena, la ploma i el cable coaxial

Un cop hàgiu determinat quins materials s’utilitzaran per als elements de l’antena (tubs d’alumini, tacs de fusta coberts amb cinta d’alumini o trena de coure estanyat, canonada de coure, tubs de llautó, filferro de coure, etc.), podeu mesurar i marcar on tallar. Tingueu en compte l'error de tallar una mica més de temps, de manera que si més tard voleu afinar l'antena més … podeu reduir la longitud. Aquesta és una bona pràctica a tenir en compte per a futures construccions d'antenes. El millor és intentar mantenir els talls segons la longitud especificada per obtenir consistència.

Les especificacions següents són les següents

Element de direcció 1 - 25cm

Element de direcció 2 - 26cm

Element de direcció 3 - 26cm

Element impulsat: 68,7 cm (es pot mesurar i tallar més temps, ja que alguns es poden retallar més tard en funció de la qualitat de la curvatura del radi i de la bretxa de ~ 2 cm)

Element reflectant: 36cm

Ploma: 74,5 cm

Cable coaxial Balun RG6 - 25,1 cm

Cable coaxial Feedline RG58: he utilitzat 38 , tot i que tècnicament la línia d'alimentació es pot ajustar per obtenir una longitud d'ona òptima de longitud SWR

Doblegar l'element impulsat

Doblegueu el radi de 2,5 cm a cada extrem, utilitzant una forma rodona de 5 cm de diàmetre o forma segons el que tingueu disponible, mesurant acuradament perquè l’amplada dels elements de l’antena impulsada sigui de 30 cm. Podeu doblar mirant els ulls amb compte i mesurant mentre es doblega. També podeu doblegar-vos fent servir el mètode de farciment amb sorra, com en aquest mètode instructiu o de farcit de sal, com en aquest mètode instructable o amb una plegadora de tubs o un mètode de flexió de molla.

Tallar i despullar el Balun RG6: λ / 2 @ 435 MHz = 300, 000/435 x 2 = 345 mm (aire) Factor de velocitat coaxial (v)

A URM111: 16 mm d’extrem pelat (v = 0,9) = 18 mm (elèctric)

Longitud de tall = 345mm-18mm

Per al cable PE v = 0,66, 345 mm - 18 mm x 0,66 = 215,82 mm sense pelar i afegir 1 cm de PE sense pelar i ~ 6 mm pelats per a una longitud total de 231,82

Cable PTFE v = 0,72, 345 mm - 18 mm x 0,72 = 235,44 mm sense pelar i afegir 1 cm de PE sense pelar i ~ 6 mm pelats per a una longitud total de 251,44

Tallar i despullar la línia d’alimentació RG58: retireu aproximadament 3cm de l’aïllament exterior des de l’extrem del RG58 i 1cm de l’aïllament interior de PE / PTFE.

Pas 2: imprimiu en 3D els suports de l'element

Si no teniu accés a una impressora 3D localment o per correu electrònic, aquest pas es pot modificar de manera creativa per assegurar-vos que els elements de l'antena estiguin muntats ~ 5/32 (4 mm) per sobre de la superfície de la ploma mitjançant un material aïllant elèctricament com qualsevol tipus de plàstic, o fins i tot fusta, que pugueu utilitzar.

Si teniu accés a una impressora 3D independentment de la vostra, en un Maker Space o en línia, un excel·lent model STL (STL és el format de fitxer que utilitza la impressora 3D) i el fitxer que he trobat ja es troba al següent lloc:

Només cal que deseu una còpia del fitxer. STL que vulgueu, copieu-la a una unitat de memòria o, tanmateix, heu de transferir el fitxer a la impressora 3D (correu electrònic, unitat compartida, etc.). Pregunteu a qui tingui la impressora 3D què ha de fer si no ho sabeu.

Tingueu en compte que l’enllaç anterior, la versió de la Revisió 0.2 és de 12 mm i és per a elements de 12 mm de diàmetre, tot i que les palletes es poden utilitzar com a calces per omplir l’espai tallant les palletes a l’amplada de la impressió 3D i de longitud per obrir-se per embolicar tantes capes com calgui per a un ajust no fluix.

La versió de la versió 0.1 de l’enllaç anterior és realment òbvia pel que fa al diàmetre de l’element, tot i que imprimiria una mida 1 mm més gran que el material de l’element, a més de tenir en compte la contracció del material de la impressora 3D, de manera que no haureu de perforar la impressió del muntatge. més tard si cal fer el forat més gran. He utilitzat la versió de 12 mm per estar segur.

He trobat que la versió Revision 0.1 de 12 mm funciona millor per a l’element impulsat (que és l’element de coure on està connectat el cable coaxial (línia d’alimentació)), ja que podeu moure la muntura per les cantonades sense quedar-vos atrapats.

No us deixeu imprimir gaire a la vegada, ja que algunes impressores es comporten de manera diferent i si noteu a la imatge amb la impressió gris Revision 0.1, les impressions d'una altra antena de desconnexió no resultaran correctes.

Nota: Podeu utilitzar Primer per segellar la impressió 3D perquè la impressió duri més. Aquest és un bon consell, en general, si mai no heu imprès en 3D, ja que alguns materials són biodegradables i es desglossaran amb el pas del temps.

Pas 3: Disseny, mesura l’espai entre els elements de l’antena i el muntatge

Col·loqueu els elements de l’antena després d’inserir i centrar els elements amb la palla de plàstic o altres calçades de material no conductor. Tingueu en compte que si el boom no té cap quadrat de 3 cm, com és el punt de muntatge de les muntures 3D Print, només cal que feu servir el costat llis de la impressió de muntatge per alinear-lo. A més, tingueu en compte que cal ajustar el centre de la ploma i el centre dels elements per obtenir un espaiatament simètric de la vista superior.

Mesureu l'espai de cada element d'antena a partir d'un extrem de la ploma i treballant fins a l'altre extrem de la ploma. Vaig començar des del costat de l’element reflectant de la ploma. Les distàncies s'anoten a la primera imatge tenint en compte que les distàncies no estan "Centrades" a la imatge. Podeu utilitzar aquestes dimensions o les distàncies "On Center" que apareixen a la llista si utilitzeu un altre material, com ara el cablejat de coure de nucli sòlid de calibre 14 o 12.

Les distàncies "Al centre" entre els elements s'anoten de la següent manera

Element reflectant a element impulsat (costat més proper a l'element reflectant) - 13cm

Element impulsat (costat més proper als primers elements directius) fins al primer element directiu: 3,5 cm

Primer element de direcció al segon element de direcció: 14 cm

2n element de direcció al 3er element de direcció: 14cm

Vaig utilitzar bandes de goma per mantenir els elements muntats temporalment al seu lloc mentre realitzava el següent pas per assegurar-me que l’espaiat era correcte quan sintonitzava amb un NanoVNA.

Soldant el Balun i la línia d’alimentació a l’element impulsat

Lijeu l’element impulsat on es soldaran el balun i la línia d’alimentació, assegurant-vos de netejar-los bé. Podeu aplicar flux també si la soldadura que utilitzeu no és un nucli de flux.

Gireu els cables de terra (exteriors) de cada extrem del cable balun RG6 en un cable de manera que sigui més fàcil soldar-lo més tard i feu el mateix per als cables conductors, ja que és probable que sigui un cable varat. Feu el mateix amb l’extrem del cable RG58.

Doblegueu el cable balun RG6 i el cable RG58 i col·loqueu els cables de terra tal com es mostra a les imatges i soldeu-les juntes.

A continuació, col·loqueu els cables conductors centrals del balun RG6 tal com es mostra a les imatges i soldeu-lo a l’element impulsat.

Soldeu el conductor central del RG58 al costat dret de l’element impulsat tal com es mostra a les imatges.

Soldeu el connector SMA, BNC o qualsevol altre que hàgiu decidit utilitzar al RG58.

Pas 4: Sintonitzeu (si cal) i fixeu els muntatges d'elements

Connecteu els muntatges d’elements a l’antena Boom and Tune

Com es va assenyalar al pas anterior, vaig utilitzar bandes de goma per mantenir temporalment al lloc tots els elements muntats abans que jo s’enganxés en calent ja que volia verificar el rendiment amb el NanoVNA. Aquest pas és opcional, tot i que es recomana realitzar-lo per garantir la integritat de l'antena i per aprendre a sintonitzar antenes i altres components relacionats amb la ràdio.

El NanoVNA és un analitzador de xarxes vectorials (VNA) realment rendible que teòricament pot realitzar proves relacionades amb la fase juntament amb les proves d’amplitud que realitza un analitzador de xarxes escalars.

Les dues proves principals que es poden realitzar amb més facilitat i rendibilitat amb el NanoVNA són:

Impedància: per assegurar-se que la impedància coincideixi amb el receptor que estem utilitzant en el rang de freqüències

Pèrdua reflectida: reordenada d'una manera diferent, també podem calcular la relació d'ona estacionària (VSWR)

Hi ha tutorials en línia que mostren com utilitzar el NanoVNA si en teniu. Us recomano invertir en un NanoVNA si teniu previst entrar més a la ràdio. També es poden realitzar més mesures tal com es mostra en aquest article.

També hi ha altres maneres de sintonitzar l'antena que són rendibles i que s'utilitzaven abans que el NanoVNA sortís, com ara utilitzar un RTL-SDR barat i una font de soroll de banda ampla per determinar la pèrdua reflectida i el VSWR òptims.

Muntatges d'elements segurs:

Hot Glue, 3D Pinter Pen, Super Glue, Epoxy o Drill i cargoleu els muntatges a la ploma un cop espaiats a les dimensions superiors o més afinades. Vaig fer servir Hot Glue a la configuració d’alta temperatura dels elements de la muntura i la muntura de la ploma des de la primera construcció que només faig servir a l’interior, ja que vaig fabricar els elements a partir de tacs de fusta embolicats amb cinta adhesiva d’alumini.

Pas 5: finalitzeu

Podeu aplicar una capa lleugera de Krylon per segellar els elements de l'antena, la ploma i els suports per evitar la corrosió posterior que pugui afectar negativament el rendiment de l'antena.

També podeu fer una presa de mà amb cinta de silicona, una antiga o qualsevol material no conductor que vulgueu.

També podeu fer un muntatge perquè l’antena es pugui muntar en un trípode o en un altre lloc, com ara un pal fix o un pal amb un rotador.

Hi ha altres dissenys d’antenes yagi impressionants que podeu trobar en línia, a ARRL Books o en altres llibres.

També hi ha altres fitxers STL dissenyats per a la impressora 3D ja dissenyats per a Yagi i altres antenes que podeu trobar a Thingiverse.

Si us agrada fer antenes, podeu invertir en un mesurador SWR o construir-ne el vostre. Hi ha un munt de grans projectes en línia per ajudar a comprendre millor el rendiment de la vostra antena i a aprendre electrònica al mateix temps.

Gaudeix de l'antena!