Yagi на диапазон 20 и 15 м.

Или High-End antenna за умеренные деньги.

Этот проект – реализация моей давней мечты сделать “БОЛЬШУЮ АНТЕННУ”. Раньше не было возможности. Теперь такая возможность появилась – есть свой участок земли, где не нужно спрашивать разрешения, не нужно объяснять соседям, что и почему, не нужно тайком пробираться на крышу.
Можно, конечно, купить готовую. Но это не интересно! Я всю жизнь строил антенны – дома, на коллективке UK6LAA-UK6LEW (как давно это было!), помогал друзьям. И потом, удовольствие от работы в эфире на хорошей антенне, которую сконструировал и сделел сам ни с чем не сравнить!

Итак, приступаем к проектированию. Конечно, велосипед изобретать не стоит, поэтому штудируем интернет.
Вот тут, кажется, то, что надо!:
www.naic.edu/~angel/kp4ao/ham/owa.html
и вот еще:
nw3z.contesting.com
Резюме этих статей:
Для «длинных» Yagi наиболее подходит концепция The Optimized Wideband Antenna (OWA) Yagi, предложенная Nathan Miller NW3Z и Jim Breakall WA3FET. Суть идеи состоит в том, что первый директор расположен очень близко к вибратору (примерно 0,05λ), при этом входное сопротивление антенны повышается до 50Ω .
Преимущества конструкции: в качестве вибратора – обычный разрезной вибратор с симметрирующим устройством (balun) 1:1 (не нужно согласующее устройство)
Хороший КСВ во всем рабочем диапазоне Недостатки: некоторое уменьшение усиления антенны (менее 0,5 dB), что на практике совершенно не ощущается
Прототипы антенн конструкции NW3Z были оптимизированы с помощью программы Yagi Optimizer с учетом применяемых диаметров трубок, несколько увеличенной (на 20м) и уменьшенной (на 15м) длины бумов и получения наилучшего соотношения переднего и боковых лепестков при сохранении высокого усиления. Вот, что получилось:

Ну что, на двадцатке модель очень даже неплохо смотрится!
Теперь займемся 15-метровой антенной:

Из чего делать антенну? Лично у меня сомнений никогда не было – только Д16Т. И все же, попробую обосновать этот мой постулат.
В последнее время в продаже появились трубки из алюминиевого сплава АД-31, и многие радиолюбители (и даже некоторые компании) начали применять этот материал для изготовления антенн. Был проведен анализ прочности различных сплавов. Оказалось, что предел прочности для АД-31 равен 240 Мн/м2, а для Д-16Т аж 440 Мн/м2!!! Для сравнения, для материала 6061-T6, из которого делают все американские антенны, этот параметр равен 310Мн/м2 . Так что Д-16Т вне конкуренции! И хотя АД-31 практически не подвержен коррозии, чего нельзя сказать о Д-16Т, для изготовления антенны выбор сделан в пользу Д-16Т. А от коррозии защитимся краской – но об этом чуть позже.

Ну вот, пришла весна 2006 года, и моя “Унжа”, приобретенная в Ростове-на-Дону с помощью Саши RA6LLL (дай Бог ему крепкого здоровья!) и привезенная в зимнюю стужу на КАМАЗе с помощью моих друзей, вылезла из-под снежного сугроба, как апрельский подснежник.

Слегка ржавенькая, конечно. Не беда – ведь придуманы краски “прямо по ржавчине” ! А еще есть незаменимый помощник – моя XYL Галя. Что бы я без нее делал?

Пока XYL красит (а рабочие в это время делают мне забор), займусь фундаментом для “Унжи”.

Фото сделано до того, когда вся арматура была сварена электросваркой. Плита в данном случае использовалась как шаблон для центровки анкерных болтов.

Примерно куб бетона – и плита стоит, как вкопанная!

Чем крутить такого монстра? Рассматривались разные варианты покупных редукторов – Orion 2800, Prosistel PST61 и Yaesu G-2800DXA. Легче всего оказалось купить Yaesu. Спасибо Игорю RA3AUU и Леониду RN3AZ за помощь в приобретении и некоторую экономию моих денег :) !
Ну вот, редуктор куплен, надо делать для него площадку внутрь верхней секции (а заодно и для подшипника Yaesu GS-065). Площадки делаем с помощью “болгарки”, дрели и ручного фрезера:

Варим электросваркой, красим – и станок готов!

Пришло время делать антенны, а значит – покупать трубы Д-16Т. На самом деле вопрос оказался не совсем простым. Уж не знаю почему, но компании, торгующие в Москве цветметами, как правило не имеют полной номенклптуры труб. Да и не все продают физлицам за наличку. Поэтому, трубы покупались в двух компаниях:
1. “Алрос” – www.alros.ru – у них в основном Д16Т больших диаметров.
2. ООО “Сервисный металлоцентр “Гефест” -zmetall.narod.ru/biz.html – есть практически все необходимые диаметры для изготовления элементов.

Кроме труб, нужен еще крепеж (U-болты, хомуты и пр.). Крепеж покупался в компании “КРЕПМАРКЕТ” -www.krepmarket.ru

Трубы (примерно 100 кг) куплены. За работу!

ВАЖНО правильно выбрать «телескопирование» (переменный диаметр) элементов и толщину стенок трубки. Правильное «телескопирование» : – избавляет от необходимости растягивать элементы – повышает прочность на изгиб и долговечность конструкции – уменьшает вес и парусность элемента

Практическия рекомендация: – для диапазона 20м – не менее 5 диаметров (у автора Ǿ32х2, Ǿ25х1.5, Ǿ22х1.5, Ǿ18х1, Ǿ12х1) – для диапазона 15м – не менее 3-х диаметров (Ǿ22х1.5, Ǿ18х1, Ǿ12х1)
Практические размеры элементов на 20м:

Практические размеры элементов на 15м:

Расстояния между элементами (отсчет от рефлектора):
20m Yagi (мм)

R 0
DE 2714
D1 3820
D2 7232
D3 10051
D4 14968

15m Yagi (мм)

R 0
DE 2012
D1 2735
D2 5686
D3 10357
D4 14250

Как соединять между собой части элемента?
На практике в любительских и промышленно выпускающихся антеннах применяются способы крепления: хомутом, заклепками, болтами. Каждый способ имеет свои недостатки. Я применил комбинированный способ, который ранее нигде не описывался и который обеспечивает высокую механическую прочность и надежный долговременный электрический контакт. Конструкция этого крепления такова:
В трубке большего диаметра сверлом ф3,5 мм на расстоянии 50мм от торца сверлится сквозное отверстие и затем «болгаркой» отрезным кругом толщиной 1,5 мм делаются прорезы от торца до отверстий. В трубке меньшего диаметра делаются аналогичные пропилы. Меньшая трубка вставляется внутрь большей на глубину 100мм так, чтобы пропилы были взаимно перпендикулярны. Затем на расстоянии 20мм и 80мм под углом 90 градусов сверлятся отверстия ф3,2мм и трубки скрепляются вытяжными заклепками. При этом наружный конец большой трубки сжимается, а внутренний конец трубки меньшего диаметра разжимается и начинает работать по принципу “ласточкиного хвоста”. Дополнительно наружный конец усиливается нержавеющим хомутом. Если диаметры трубок не обеспечивают стыковку без зазора (например, ф32х2 и ф25х1,5), используется уплотняющая втулка, сделанная из трубки подходящего диаметра. В приведенном случае я использовал отрезки трубки АД31 ф28х1 длиной 100мм, в которых делался продольный разрез по всей длине. Аналогично, при стыковки трубок ф18х1 и ф12х1 использовались отрезки трубки ф16х1

Крепление элементов к буму.
Применен наиболее простой и надежный способ крепления с помощью U-болтов. U-болты – покупные, фирмы Fischer (Германия). Элементы не изолированы от бума! Для изготовления площадок использована полоса АД31 шириной 100 и толщиной 10 мм. Размеры плошадок 200х100 для 20м. антенны и 150х100 для 15-метровой.

Крепление активного элемента.
Применен все тот же надежный способ крепления U-болтами.
Изоляторы выполнены из капролона (полиамида 6 с бисульфитом молибдена) черного цвета, имеющего повышенную стойкость к UV-излучению. Капролоновый стержень покупался в компании “АНИОН” – www.anion-msk.ru Изолирующая вставка в середине элемента имеет длину 50мм, при этом длина половинки элемента измеряется от центра этой изоляционной вставки !!

Конструкция бума.
Правило «телескопирования» так же справедливо и для бума. Автором применены следующие трубы Д16Т:
для 20м. – ф80х2,5, ф75х2, ф70х2
для 15м. – ф66х2, ф62х2, ф58х2

Теперь займемся изготовлением симметрирующего устройства(Balun).
Можно, конечно, просто намотать бухточку кабеля, или надеть на кабель побольше ферритовых колец. Но для солидной антенны нужен и солидный (настоящий!) balun. Вот схема классического балуна с симетрирующей обмоткой. В качестве обмоток 1-2 и 3-4 используем коаксиальный кабель (РК-50-4-21). Симметрирующая обмотка 5-6 – обычный монтажный провод.

В качестве корпуса используем стандартную силуминовую коробку из магазина «Чип и Дип»

Ферритовое кольцо М600НН К100х60х15, кабель РК-50-4-21, 10 витков

Готовый балун заливаем герметиком

Закрываем крышкой и устанавливаем на антенну

После того, как элементы и бумы собраны, желательно их покрасить. Подойдет краска либо на эпоксидной основе (если сможете найти), либо на основе перхлорвиниловой смолы. Я нашел на строительном рынке эмаль ХВ-714

Вот тут про нее можно почитать: http://www.infrahim.ru/prod/92/6/

Ура – приехала помощь! Борис UA6LQ и Юрий RU6LC – мои стародавние друзья, приехали погостить у меня на даче и заодно помочь в строительстве антенны. Через неделю ждем в нашу компанию на “мальчишник” еще одного нашего старого друга – Юргена DJ8FR. А пока надо потрудиться!

Борис UA6LQ – ответственный за покраску антенн.

Собираем антенны и готовим их к подъему:

Антенны готовы к подъему!

А вот и Юрген DJ8FR приехал – как раз вовремя!

Поднимаем!

Еще выше!

Готово!

Усталые, но довольные – DJ8FR, RU6LC, RL3BM, UA6LQ

ПОСТСКРИПТУМ

Антенна готова и поднята на рабочую высоту – 19м. для 20-метровой Yagi и 21м для 15-метровой антенны. Наверное, кто-то скажет – а на хрена все это нужно? Вся эта головная боль с поиском труб, крепежа, краски, других материалов. А потом еще пили, сверли…Не проще ли купить готовую? Конечно, проще! НО, во первых, как я уже писал выше, я от этого получаю удовольствие. А во вторых, есть еще такой фактор, как стоимость проекта. Антенны- весьма дорогое дело. Только стоимость мачты с редуктором (без стоимости монтажа) уже составит приличную сумму.
Вот примерный расчет стоимости моих двух антенн:

№ п/пНаименование материаловСтоимость (руб.)
1. Трубы Д-16Т , полоса АД31 100х10 13430.00
2.U-болты, хомуты 2100.00
3.Балуны (корпуса, ферритовые кольца)1200.00
4.Капролон + работа токаря 2400.00
5.Крепеж (шпильки, гайки) 300.00
6.Расходные материалы 300.00
ИТОГО: 19730.00

А теперь сравним со стоимостью «фирменных» антенн:

Force 12 Magnum 620 (6el 44’)
+ Magnum 615 (6el 36’) $1499.00+ $949.00 = $2448.00 или 66100.00руб.

M2 Inc. 20M6A (6 el. 59’) + 15M6 (6 el. $1601.00+ $808.00 = $2409.00или 65043.00 руб.

Optibeam OB5-20 (5 el. 49’) + OB5-15 (5 el. 33’) Є1899 + Є1043 = Є2942 или 100616.00 руб.

Hand Made RL3BM 6-20 (6el. 49’) + 6-15 (6 el. 48’)$730.00 или Є576.00 или 19730.00 руб.

И это цены у производителей, без доставки и растаможки! Как видно, даже при этих ценах экономия составляет от 45 до 81 тыс. рублей. Реально это будет еще больше – приличная сумма!

Какие получены результаты?

Графики КСВ по диапазонам:

КСВ измерен прибором MFJ-259B. Как видно из графиков, резонанс обеих антенн смещен в начало диапазона по сравнению с моделью. Причина – во взаимном влиянии. К сожалению, как оказалось, при небольшом вертикальном разносе антенн (у меня – 2 метра) взаимного влияния полностью избежать не удается. При измерении отдельной антенны (15м) КСВ соответствовал расчетному. Тем не менее обе антенны имеют отличное согласование во всем рабочем диапазоне и великолепные подавленя задних и боковых лепестков.

Антенна поднята на рабочую высоту 20 июля 2006г. За четыре месяца проведено около 1300 QSO на диапазонах 20 и 15м SSB и CW, в том числе 187 стран по DXCC (включая New One KH8SI), 39 зон WAZ (37-20m, 34-15m), 31 штат США. В CQWW SSB 2006 (15m Low Power Assisted) проведено 793 QSO (33 зоны, 136 стран, 228995 очков). Хочу отметить, что антенны стоят у меня на даче, и в эфире я работаю только по выходным и праздничным дням, в основном утром и вечером (днем делаю усилитель :) )
Антенна выдержала несколько штормовых ветров (когда пластиковые стулья «летали» по моему дачному участку), в том числе отголоски наделавшего в Европе беды урагана «Кирилл», и несмотря на все прогнозы скептиков, элементы не перекосило и не поломало, бумы не согнуло. Все осталось в первозданном виде.
Антенны работают просто великолепно! Давно уже я не получал такого удовольствия от работы в эфире.

Моя огромная благодарность за помощь и содействие:

Моей жене Галине
Александру RA6LLL
Борису UA6LQ
Юрию RU6LC
Юргену DJ8FR
Игорю RA3AUU и компании “UNICOM”
Леониду RA3AT и компании “SICOM”

73 и до встречи на диапазонах!
RL3BM

опубликовано: 26 ноября 2006, 22:33