Установка антенны и мачты на дачном участке (часть 1)

Для начала, маленькая вводная, как некий итог проделанной работы. Итак, к реализации подобного проекта стоит приступать, если у вас в кармане есть лишние тысяч 50, огромное желание иметь качественную радиосвязь, в основном при работе в прохождениях,  Вы не боитесь косых взглядов окружающих вас людей или давно к ним привыкли (хи-хи), и у вас есть куча энтузиазма, которого некуда девать.

Если не испугались и дочитали до этого места, то скорее всего осилить такой проект вам по плечу. Когда я начинал эту эпопею, а продлилась она примерно 3 месяца, то я не имел представления о ни работе подобных антенн, ни о принципах установки антенно-мачтовых сооружений. Однако терпение, труд, опыт старших товарищей и метод тыка, порой, дают замечательные результаты.

Антенна

Конструкция подобной антенны была найдена в единственном источнике, на сайте производителя в штатах http://macoantennas.net/ , кроме упоминания подобных конструкций в рунете никаких материалов по подобным антеннам увы, нет. Возможно я плохо искал. К слову, на сайте производителя в разделе инструкций можно обнаружить чертежи со всеми размерами, правда, только в футах и дюймах (америка’c), но для энтузиаста это не помеха.

Перед постройкой любой антенны ее нужно промоделировать, чтобы иметь представление о том, чего ожидать от нее в будущем. Для расчетов любых типов антенн, я рекомендую использовать программу MMANA-Gal. Программа несколько неудобна в освоении и работе, но на выходе дает отличный результат, при повторении которого в реале будет очень близок к теории. Технологию работы с программой я описывать не буду, это уже сделал товарищ И. Гончаренко в своей книге «Компьютерное моделирование антенн», расскажу только о готовых результатах.
Вообще, создание антенны процесс творческий. Нельзя упираться в одну конструкцию и только над ней работать. Есть масса других интересных вариантов, которые можно получить изменив конструктив и поменяв размеры тех или иных элементов, что, однако, не отменяет принципов работы антенн.

Чтобы подробно не описывать мои метания, скажу только, что в силу тех или иных причин о которых я напишу в ходе повествования я пришел именно к 2х элементной конструкции гибрида Яги и Квадрата (с подачи Антона – 165 из Алма-Аты).

Расчет размеров элементов антенны

Антенна состоит из вибратора в виде диполя с гамма-согласованием и рефлектора в виде квадрата из проволоки, определенного диаметра на определенном от вибратора расстоянии. В оригинальной конструкции вибраторов 2, для оперативного переключения вертикальной и горизонтальной поляризаций. Питание идет по двум кабелям. Вибраторы расположены крестообразно и взаимного влияния друг на друга не оказывают, а рефлектор получается общий. В моделировщике выглядит все это дело следующим образом. Длина вибраторов, примерно, 5 метров (фактически регулируется на месте), Расстояние между рефлектором и вибраторами примерно 1,4 метра. Периметр рефлектора 11,8 метра. Периметр рефлектора величина очень важная, от нее зависит поведение антенны, подавление заднего лепестка и усиление вперед.

Диаграммы направленности и КСВ для вертикальной поляризаций

Диаграммы направленности и КСВ для горизонтальной поляризаций

Лучший усилитель, это антенна. Как видно из расчетов, что в вертикальной, что в горизонтальной поляризации усиление антенны, примерено, 11idB, что на практике эквивалентно увеличению мощности передатчика, примерно, в 12 раз. Делаем вывод, что антенну повторить стоит.

Отлично, с размерами и габаритами определились, теперь нужно подумать о конструктиве. Исходя из того, что большинству радиолюбителей не доступен парк обрабатывающих станков, конструкция антенны разрабатывалась исходя из реалий рынка материалов и возможностей среднестатистического радиолюбителя. Забегая вперед, скажу, что с подобными материалами, которые достать в наше время довольно просто, подобную антенну и любую другую типа Яги или Квадрата в состоянии повторить любой!

Исходя из размеров, были закуплены алюминиевые трубы в магазине OBI.

Тубы алюминиевые. Основа антенны.
Диаметр (мм), толщина стенки (мм), длина (м), количество (шт).

• 40х1х2 – 2 (бум антенны)
• 25х1х2 – 5 (основа вибраторов и крестовины рефлектора, если удастся найти 22-23мм, то лучше взять их)
• 20х1х2 – 4 (элементы вибраторов)
• 18х1х1 – 8 (элементы вибраторов)
• 12х1х1 – 1 (гамма согласование)
• 8х1х0,5 – 2 (гамма согласование)
• На фото еще трубы 12х1х2, они к делу не относятся…

В списке, количество труб взято с запасом, поскольку вначале планировалось делать антенну трех-элементной, поэтому лишнее можно выкинуть, продать, сделать еще одну антенну и ее продать. По сути, тут материала на две 2х элементных антенны или на одну большую 4х или 3х элементную.

Подготовка труб для антенны

Далее готовим трубы следующим образом. Трубы диаметром 20мм, пилим пополам получаем куски по 1 метру. У 20мм труб с одной стороны делаем пропил с торца по диаметру на глубину, примерно 4 см шириной 3мм и в конце разреза сверлим отверстие навылет. Делается обычной ножовкой по металлу в 4 пропила, плюс одно сверление. Я делал без сверления, но теперь понимаю, что оно было бы очень кстати. Далее вставляем трубу 18 мм внутрь 20мм трубы и фиксируем автомобильным червячным хомутом. Вставлять нужно на глубину не менее 15см. Главная задача сделать так, чтобы одна труба внутри другой не вращалась и не болталась. Важно не перетянуть и не сорвать хомут. Должно получиться что-то типа этого.

В итоге, у нас должно получиться 4 собранных элемента для 2х элементной антенны и 8 для трех элементной (про 3 элемента пишу исходя из количества материала выше).

Аналогично поступаем с трубами 25 (22-23)мм, только, у них пропилы делаем с обоих концов и также сверлим навылет. Это будут основы вибраторов в которые будут вставляться элементы сделанные ранее. Далее собираем вибратор. Вставляем с обоих концов элементы и фиксируем силовым широким хомутом. Поскольку, у меня трубы основы диаметром 25 мм, то даже силовым хомутом зажать их не получалось, пришлось делать вкладыши из строительной стальной перфоленты толщиной по 1мм.

Изготовление гамма-согласования

Приступаем к изготовлению гамма-согласования.
Оно представляет собой 2 трубки диаметров 12мм и 8мм вставленных одна в другую. Длина 12мм трубки примерно 30см, 8мм трубки 50см. На 8мм трубку одет изолятор из силиконового шланга. Таким образом, мы получаем переменную емкость тромбонного типа. Один конец 12мм трубки нагревается на газу или еще каким-нибудь способом и сплющивается. В получившейся плоскости сверлится отверстие диаметром 4мм. Это будет часть, крепящаяся к центральной жиле фидера.

Далее, в магазине строительных материалов покупаются монтажные пластины подходящего размера с подходящими отверстиями изгибаются буквой Г, в них крепятся элементы гамма согласования. Разъем для подключения фидера крепится на монтажной пластине и к центральному проводнику припаивается обжимная клемма типа «O». К этой клемме и привинчивается 12мм трубка, которую мы раньше сплющили и просверлили. Соединение нужно делать с шайбой гровера, дабы от тряски и вибрации ничего не раскрутилось. Для крепления «гаммы» к вибратору можно использовать сантехнические хомуты предназначенные для фиксации труб на стенах и потолках, убрав из них резиновый уплотнитель. Должно получиться что-то вроде того, что на фотографиях.

Узлы крепления вибратора, рефлектора и крестовины распорок квадрата будут крепиться к буму следующим образом. Используем для этого монтажную пластину, размером 185х40х2, хомут-стремянку от глушителя Оки (41.5мм), и трубные хомуты 21-25мм, для крепления труб отопления, они уже с приваренной гайкой и резинкой-изолятором. Собираем это вот так (на фотографиях пластины без сверления под хомут). Сверлим 2 дырки под хомут.

Изготовление рефлектора антенны

Приступаем к изготовлению рефлектора и его крепления. Для крестовины рефлектора отлично подойдут китайские стеклопластиковые удочки длиной 4 метра, кои продаются в рыболовных магазинах по 300 рублей за штуку. Я взял удочки марки Clasiх Pro 300. Покупаем 4 удочки и удаляем верхнее, самое тонкое, колено. Для этого откручиваем пробку в нижней части удилища, откусываем верхнее кольцо и вытряхиваем самое тонкое колено. Остальное нам пригодится. Нижнюю часть удочки, там, где находится пробка, не позволяющая удочке рассыпаться спиливаем дремелем. Ножовкой лучше не пилить, поскольку есть шанс расколоть стеклопластик и удочку можно будет выкинуть и идти в магазин за новой. Отпиленный конец обматываем хорошей изолентой, чтобы распил не начал раскалываться.

Трубу 25мм и длиной 2 метра пилим пополам, и получаем 2 метровых куска. При помощи изоленты подгоняем размер удочки к внутреннему диаметру трубы и с двух концов засовываем удочки в трубу. Внутри их можно зафиксировать клеем, можно термоусадкой. Я предпочел использовать изоленту и зафиксировал сверху термоусадкой. Несмотря на некоторую кустарность конструкции, она очень надежна и не развалится. К тому-же нагрузки на нее почти никакой не будет.

Итог работы

Итак, после проведения всех операций у нас получился почти готовый комплект для сборки 2х – 3х – 4х элементной антенны, причем конфигурация может быть самой разнообразной. Такой набор элементов позволяет собирать антенны, Яги и Q-Yagi, 2,3,4 элемента.

Еще одной важной деталью является держатель бума и крепление к мачте или поворотке. Детально его описывать не буду, все понятно из фотографий.

Все готово для сборки нужной антенны и экспериментов. Возможно, во всей конструкции или в отдельных ее узлах можно провести какие-нибудь доработки, которые для меня не очевидны, но будут полезны в целях увеличения эффективности или надежности конструкции. Антенностроение процесс творческий.

Продолжение здесь.

Всем удачи, 55, 73!