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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE YAGI à cinq éléments sur 20 mètres. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF Fabriquer sa propre antenne n'est pas une tâche facile pour les radioamateurs. Souvent, les auteurs de diverses antennes ne prêtent pas attention à la description de la technologie de fabrication des antennes, ce qui est très important pour ceux qui tenteront de les répéter. Sans connaître la technologie de fabrication, il est difficile d'évaluer pleinement vos propres capacités. Leur surestimation conduit souvent au fait que les bonnes conceptions, malgré les matériaux déjà dépensés, restent inachevées. Cet article décrit en détail la conception d'une antenne pour une portée de 20 mètres. Certaines techniques de fabrication peuvent aider à fabriquer des antennes d'autres bandes. Le problème du choix d'une antenne s'est posé à l'équipe de l'Inta Radio Club (RK9XXS) au tout début de ses activités. Même alors, il a été décidé : ne fabriquer que des antennes sérieuses. Comprenant bien qu’on ne peut pas fabriquer une antenne rapidement, nous avons décidé de collecter d’abord des matériaux et, en fonction de leur quantité, de décider quel type d’antenne construire. En un mois, nous avons réussi à trouver 10 planches de duralumin pour sauts en hauteur de 3,6 m de long, 10 morceaux de tuyau de 30 mm de 1,5 m de long, deux tuyaux d'une civière médicale d'un diamètre de 36 mm, deux tuyaux de duralumin de six mètres d'un diamètre de 60 et 70 mm et un tuyau de trois mètres d'un diamètre de 60 mm. Ce matériel était suffisant pour construire une antenne YAGI à 5 éléments. Ayant de l'expérience dans le calcul de systèmes d'antennes à l'aide d'un ordinateur et dans la fabrication d'antennes calculées, nous avons commencé la conception préliminaire de l'antenne. Les premières estimations ont montré qu'il est plus rentable de construire une antenne sur une trajectoire étendue : gain plus élevé, meilleur rapport avant/arrière. La principale exigence pour une antenne club, à notre avis, est la capacité de fonctionner dans la bande de fréquences 14...14,35 MHz avec un ROS minimum. Cela est dû avant tout aux intérêts divers des membres du club : l'un aime la section télégraphique, l'autre aime SSTV, le troisième est fan d'expéditions insulaires, le quatrième adore le MT-63. Lorsque l'antenne a ensuite été simulée avec un gain maximum en direction du lobe principal, il s'est avéré que notre antenne ne perdait que 0,5...0,7 dB. Cela nous convenait plutôt bien. Les calculs ont été effectués avec le programme YAGIOPTIMIZER, et vérifiés avec le programme NEC4WIN95. Pour être honnête, il convient de noter que les deux programmes sont très proches en termes de résultat final, même s'il existe quelques différences. Dimensions des éléments d'antenne : réflecteur - 10,7 m, vibrateur - 10,3 m ; directeur 1 - 9,88 m, directeur 2 - 9,58 m ; directeur 3 - 8,9 M. Caractéristiques de l'antenne : gain - 11,6 dB ; rapport avant/arrière - 24 dB ; rapport avant/côté - 35 dB, impédance d'entrée - 50 Ohms. Ainsi, les principales dimensions ont été déterminées, il est temps pour les solutions technologiques. La technologie de fabrication de l'antenne a été choisie de manière à minimiser la quantité de travail « rémunéré » et la majeure partie des pièces pouvait être réalisée indépendamment à l'aide d'un outil simple. Pour le travail, vous aviez besoin d'une perceuse électrique, de ciseaux à métaux, d'une scie à métaux, de marteaux, de pinces, de tarauds, de matrices, de clés, de tournevis et d'autres petits objets. Il n'y a pas beaucoup de travail de soudage - seulement six unités simples. Travaux de tournage - 10 bagues en duralumin. Tout le reste a été fait indépendamment, sans utiliser d'équipement spécial. Le problème de la traverse a été résolu le plus simplement : un tuyau d'un diamètre de 70 mm a été placé au milieu et des tuyaux d'un diamètre de 60 mm y ont été insérés des deux côtés. L'espace entre les tuyaux a été éliminé avec une bande de ruban d'acier de 1,5 mm d'épaisseur, en l'enroulant étroitement autour des tuyaux minces. Les joints ont été sécurisés contre la rotation avec des boulons M 10x80. À une distance de 1500 10 mm des extrémités, deux trous ont été percés et deux boucles en acier mesurant 100x30x120 mm ont été fixées avec des boulons M 5x1 pour fixer les renforts supérieurs et latéraux (Fig. XNUMX).
Aux endroits marqués, des plates-formes de fixation des éléments ont été installées (Fig. 2). Ces coussinets isolent complètement les éléments de la traverse avec une capacité minimale entre eux. Les zones de fixation des éléments sont constituées d'une plaque d'acier de 3 mm d'épaisseur et d'une plaque de textolite de dimensions 100x250x15 mm. 16 trous coaxiaux d'un diamètre de 6 mm ont été percés dans les plaques d'acier et de textolite, après quoi huit trous ont été percés dans la plaque d'acier d'un diamètre de 25 mm. Ceci est nécessaire pour que les escabeaux de fixation des éléments n'entrent pas en contact avec la plaque d'acier. Ensuite, quatre autres trous d'un diamètre de 8 mm ont été percés dans la plaque d'acier pour fixer la plate-forme à la traverse et un tuyau d'un diamètre de 17 mm et d'une longueur de 500 mm a été soudé pour les entretoises supérieures de l'élément (support ). Les plaques sont fixées ensemble par des trous non percés à l'aide de huit boulons M6x25.
Les escabeaux sont constitués d'une tige d'acier non recuite d'un diamètre de 8 mm. Pour fixer les éléments, des escabeaux d'un diamètre de 6 mm ont été réalisés (des clous de construction ont été utilisés). Vous devez d'abord couper la tige à la longueur requise, puis couper les fils aux extrémités sur une longueur de 30 mm, puis plier l'escabeau sur l'enclume à la forme souhaitée. Il est facile de calculer la longueur de la tige à l'aide de la formule L \u1,57d 2 * (D + d) + D + 40 * M + XNUMX, où L est la longueur requise de la tige ; D est le diamètre du tuyau qui est fixé à l'escabeau ; d est le diamètre de la tige à partir de laquelle l'escabeau est fabriqué ; M est l'épaisseur de la pièce à laquelle le tuyau est fixé ; 40 mm - réserve pour les écrous de fixation. Une manière simple de plier un escabeau est illustrée à la Fig. 3. Pendant le processus de pliage, un marteau est placé sur l'escabeau et le deuxième marteau frappe légèrement. Le profil de l'escabeau est contrôlé à l'aide d'un gabarit ou d'un tuyau fixe.
Les éléments d'antenne (Fig. 4) sont composés d'un morceau de tuyau d'un diamètre de 36 mm (au centre), de deux barres pour sauts en hauteur et de deux morceaux de tuyau de 30 mm (aux extrémités). Les barres de saut sont étroitement insérées dans un tuyau d'un diamètre de 36 mm et fixées avec des pinces standard, et les sections de tubes sont reliées à la barre avec des bagues en duralumin spécialement usinées et des rivets en fil d'aluminium d'un diamètre de 5 mm. A la jonction se trouve une boucle pour fixer les renforts supérieurs et externes des éléments. La boucle est constituée d'une tige d'un diamètre de 6 et d'une longueur de 90 mm (des clous de chantier peuvent être utilisés). Un filetage M20x6 est coupé d'une extrémité sur une longueur de 1 mm, l'autre extrémité est pliée en anneau sur un mandrin d'un diamètre de 15 mm.
Le point de fixation de la traverse (Fig. 5) assume la charge principale de nature statique et dynamique et doit offrir une résistance élevée. Il s'agit d'une plaque d'acier de 4 mm d'épaisseur. La taille de la plaque est déterminée par la longueur de la traverse et le poids de l'antenne ; la taille minimale « B » pour cette antenne est de 500 mm. Des trous sont percés dans la plaque pour les pinces de fixation de la traverse et pour les pinces de fixation de la plaque au mât.
Les trous sont marqués comme suit. La distance « A » doit être égale à la somme des diamètres du mât et des escabeaux fixant la plaque au mât. Dans notre cas, le diamètre du mât est de 52 mm, et les escabeaux sont constitués d'une tige d'un diamètre de 8 mm, donc la distance entre les centres des trous est de 60 mm. La distance « B » doit être égale à la somme des diamètres de la traverse et des escabeaux fixant la traverse à la platine. Dans notre cas, le diamètre de la traverse est de 70 mm, et le diamètre de la tige à partir de laquelle sont fabriqués les escabeaux est de 8 mm. La distance entre les centres des trous est de 78 mm. Le nombre d'échelles de montage en traverse pour une antenne aussi lourde est d'au moins 6. Cela détermine la fiabilité du montage en traverse. Le nombre d'échelles pour fixer la plaque au mât pour les antennes longues doit être de 6 à 8. Il détermine la force de maintien de la traverse sur le mât. Nous avons sélectionné six escabeaux. Après avoir marqué et percé ces trous, un trou est pratiqué dans le coin inférieur pour le support de renfort latéral. Le diamètre de ce trou doit être égal au diamètre du tuyau choisi pour le support. Le tuyau de support est sélectionné avec un diamètre de 1,5 pouces, c'est-à-dire 37 mm. Nous avons choisi que la longueur du tube de support (taille « D ») soit d'environ 1000 12 mm. Deux trous d'un diamètre de XNUMX mm sont percés dans le tube de support aux extrémités, dans lesquels seront insérés les boulons de tension des renforts latéraux. Le tube de support est inséré dans le trou de la plaque d'acier de manière à ce que les extrémités aient la même longueur. Après cela, le tuyau doit être soigneusement soudé à l'arc des deux côtés. L'unité de fixation est soigneusement poncée et peinte avec de la peinture à l'huile pour usage extérieur. Les boulons de tension des renforts supérieurs et latéraux sont constitués d'une tige d'acier d'un diamètre de 12 mm et ont une longueur de 250 mm. Une extrémité de la tige est pliée en anneau sur un mandrin d'un diamètre de 15 mm, et à l'autre extrémité un filetage M12x1,5 est découpé sur toute la longueur restante. Il est préférable de réaliser les renforts latéraux et supérieurs de la traverse pendant le processus d'assemblage de l'antenne, car leur longueur est déterminée par le centre de gravité du système d'antenne. La fixation des traverses est illustrée à la Fig. 6.
Assemblage d'antenne. Tout d’abord, assemblez la traverse d’antenne comme décrit ci-dessus. La traverse est posée sur une plate-forme horizontale propre et plate mesurant 12 x 16 m. Les éléments de fixation des éléments sont installés sur la traverse à l'aide d'escabeaux et les éléments d'antenne assemblés y sont installés (également à l'aide d'escabeaux). Dans ce cas, vous devez faire attention à l'horizontalité de tous les éléments de l'antenne. La distance entre les éléments est indiquée dans le tableau.
Lors de l'installation des éléments, les boucles de fixation des renforts supérieurs et externes doivent être sur le dessus. La vue de dessus de l'antenne est présentée sur la Fig. 7.
Ensuite, les renforts supérieurs des éléments sont marqués et des isolateurs y sont installés. Plus il y a d’isolateurs installés, moins les haubans supérieurs auront d’influence sur les paramètres de l’antenne. Dans le cas de l'utilisation de renforts supérieurs diélectriques (nylon, chanvre), il n'est pas nécessaire d'installer des isolateurs. Les haubans sont fixés à une extrémité aux charnières des éléments, et à l'autre extrémité aux poteaux de support, en passant les haubans dans les trous percés dans les poteaux (Fig. 8).
Des cosses doivent être utilisées pour tous les points de fixation des haubans. Des haubans externes sont fixés aux charnières des éléments. Il est conseillé d'envelopper ces haubans au niveau des points de fixation avec des bandes de tôle galvanisée, ils dureront alors longtemps. Les appareils orthodontiques externes doivent être étirés aussi étroitement mais uniformément que possible. Le plus important est de garantir la bonne position des éléments de l’antenne. Notre conception a utilisé des câbles en acier pour les haubans supérieurs et des cordes de chanvre pour les haubans extérieurs. Après avoir fixé toutes les attelles, un dispositif correspondant est installé (Fig. 9). Il est fixé à l'aide de pinces ou d'escabeaux. Le câble d'alimentation est immédiatement connecté, sécurisé et posé au centre du mât. Le boîtier de l'appareil correspondant doit protéger les condensateurs de la pluie et de la neige.
L'antenne est désormais assemblée et son centre de gravité peut être déterminé. Pour ce faire, relevez la traverse entre le premier et le deuxième directeur et, en déplaçant le point d'appui, trouvez la position d'équilibre de l'antenne. À ce stade, installez le centre de l'unité de montage sur traverse de manière à ce que le support de renfort latéral soit en bas. La fixation de la traverse au mât est illustrée à la Fig. dix.
Après cela, mesurez la distance entre les trous du support et les charnières en acier de la traverse. Les brancards latéraux sont réalisés selon ces dimensions, créant une réserve de tension. Avant de soulever l'antenne, assurez-vous de vérifier toutes les fixations et de serrer tous les écrous. Soutenant la traverse à deux endroits, l'antenne assemblée est soulevée sur la machine UNZHI. sur lequel est fixé la boîte de vitesses avec le tube de support. Après avoir pressé l'unité de fixation sur le tuyau de support, fixez-la avec des escabeaux. Après avoir nivelé la traverse à l'aide de supports, mesurez la distance entre la partie supérieure du tuyau de support et les boucles de fixation des renforts supérieurs. Les renforts supérieurs sont fabriqués et installés selon ces dimensions. Vous devez immédiatement assurer la tension des extensions supérieures et latérales de la traverse, en contrôlant l'absence de déviation verticale et latérale. C'est le seul travail de montage effectué à une hauteur de 3 m. L'antenne est maintenant complètement assemblée et, en élevant les sections à une hauteur à laquelle il est encore possible de travailler avec le dispositif d'adaptation, l'Omega Matcher est réglé. Paramètre. Deux antennes construites à l'aide de calculs informatiques n'ont nécessité qu'un ajustement du dispositif d'adaptation. Il n'y a eu aucun allongement ou raccourcissement des éléments ou de leurs mouvements sur la traverse pendant le processus de réglage. La mise en place du dispositif d'adaptation revient à régler les curseurs du condensateur sur la position correspondant à la puissance maximale avec un SWR minimum au milieu de la plage. Si un dispositif d'adaptation est installé à une hauteur de 3...4 m du sol, le réglage s'effectue à une fréquence de 14100 14 kHz, et il est nécessaire de vérifier le ROS aux fréquences de 14,35 et 1,1 MHz, là où il doit ne dépasse pas 1,1. L'antenne accordée ne doit pas avoir un ROS supérieur à 20 sur toute la portée de XNUMX mètres. Yu. Pogreban (UA9XEX), A. Kishchin (UA9XJK), A. Kolpakov (UA9XKT), A. Bogomolov (UA9XBL), M. Gribak (UA9XEQ) ont participé à la conception et à la construction de l'antenne. Concepteur général et contremaître de construction N. Filenko (UA9XBI). Auteur : N.Filenko (UA9XBI)
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