rx3dcz RX3DCZ Repitor repiter репитер ретранслятор RR3DI G5500 термобокс контроллер репитера

RX3DCZ


Перейти к содержанию

Антенна

Репитер RR3DI

Предисловие

Эту статью я взял на BBS RZ3FH, к сожалению, автор мне не известен.

Мои замечания, дополнения и изменения выделены курсивом.



ЧЕТЫРЕХЭТАЖHАЯ АHТЕHHА на диапазон 144-146 МГц.



Антенна представляет собой систему из 4-х полуволновых диполей размещенных вертикально друг над другом. Диполи имеют синфазное питание, поэтому данная антенна относится к классу антенных решеток. Схема размещения диполей приведена на рис.1


Расстояние между центрами диполей 1950 мм. Расстояние от оси диполя до поверхности поддерживающей мачты 200 мм. Общая высота антенны около 7 м, следует отметить, что диполи должны быть смонтированы именно на металлической мачте с соблюдением указанного на рис.1 расстояния от их оси до мачты. Приведенные далее размеры диполей рассчитаны именно на такую установку. Более того, при монтаже следует установить верхний диполь так, чтобы он был несколько ниже верхнего конца мачты.






КОНСТРУКЦИЯ



Конструкция каждого из диполей совершенно одинакова. Сам диполь, вернее полуволновой излучатель, изготавливается из цельного куска алюминиевой трубки диаметром 10 мм (из-за отсутствия трубок такого диаметра, в одной из решеток, мною были использованы трубки диаметром 12 мм) и длиной 920 мм. Держатель диполя делается из отрезка трубки диаметром 25 мм (у меня использованы отрезки трубы траверсы телевизионной антенны на 1-5 канал диаметром 32 мм) и длиной 230-240 мм (600 мм).



Внешний вид заготовок для диполя показан на фотографии:










На рисунке 2 схематично показан узел крепления центра диполя к держателю и гамма-согласующее устройство.
Трубка излучателя пропускается в сквозное отверстие в держателе и закрепляется винтом М4. одновременно этот винт крепит к держателю уголок (алюминий, S=1,5). На этом уголке устанавливается приборная коаксиальная розетка PL-259 (у меня PL-259 под гайку – чтобы разъем вращался (см. ниже)). На вывод внутреннего контакта розетки напаивается шпилька из латуни М4х20. На эту шпильку будет крепиться элемент гамма-согласующего устройства.

Гамма-согласующее устройство состоит из трубки и отвода (рис 3). Трубка выполняется из отрезка алюминиевой трубки диаметром 10 мм и длиной 110 мм. Один конец трубки расплющивается и в нем просверливается отверстие под шпильку, напаянную на вывод внутреннего контакта коаксиальной розетки (паять надо не по оси контакта, а немного со смещением – это (за счет вращения разъема) позволит регулировать в некоторых пределах расстояние между излучателем и согласующим устройством, а так же их паралельность). Необходимо, чтобы ось трубки совместилась с осью излучателя. Отвод гамма согласующего устройства изготавливается из алюминиевой проволоки диаметром 4 мм. Длина горизонтальной части отвода 110 мм, вертикальной части 40 мм. Отвод имеет еще небольщую горизонтальную часть длиной 8мм для крепления на излучатель. Эту часть немного расплющивают и сверлят отверстие диаметром 3,2 мм под крепежный винт М3 (на рисунке 2 не показан) (у меня используется импортный автомобильный хомут). Расстояние от центра излучателя до точки соединения с ним отвода ориентировочно составляет 170 мм и точно определяется на этапе настройки.

До этого отверстие для крепежного винта М3 в излучателе не отсверливают. Внутрь трубки гамма-согласующего устройства вводят изолирующую втулку подходящего диаметра из полиэтилена или фторопласта длиной 70-90 мм.(можно использовать отрезки изоляции центральной жилы коаксиального кабеля рассверлив отверстие центральной жилы до диаметра 3,5 мм – для надежной фиксации достаточно двух отрезков длиной 10-15 мм надетых с усилием на отвод, для герметизации использован полимерный клей – марку не знаю – наносится с помощью термопистолета) По оси этой втулки отсверливают сквозное отверстие для горизонтальной части отвода. Он должен входить в него почти свободно. А сама втулка в трубку - с некоторым усилием. Концы излучателя следует закрыть пробками или колпачками подходящего размера из резины, пластмассы и т.п.


Конструкция крепления держателя к поддерживающей мачте тривиальна, используется U-обpазная шпилька M5 с радиусом изгиба 20-30 мм (зависит от диаметра мачты, обычно диаметр мачты порядка 40мм). При всей простоте, такой узел обеспечивает жесткое и надежное крепление. Вместе с тем, при монтаже очень просто установить диполи на нужном расстоянии и правильно сориентировать их относительно друг друга.

Так как у меня антенны устанавливались на «Унжу» крепление было изменено(рис4)

Схема питания излучателей приведена на рис. 5. Все отрезки выполнены из кабеля РК75-4-11. отрезки по 1700 мм имеют электрическую длину 5/4 лямбда, отрезки по 2400 мм имеют электрическую длину 7/4 лямбда.

Расположение излучателей на рисунке 5 отличается от реального пространственного и дано исходя из удобства графического представления схемы питания. Реально излучатели располагаются вертикально друг над другом в порядке 1-2-3-4.

Входное сопротивление каждого излучателя 50 ом. Каждый отрезок кабелей в схеме питания работает как четвертьволновый трансформатор 50 -> 100 ом. Схема питания попарно суммирует излучатели, при этом сопротивление в точке соединения отрезков оказывается 100/2 = 50 ом. Точно таким же образом работает и схема суммирования верхней и нижней пары излучателей, только длины отрезков взяты с учетом обеспечения необходимого пространственного разноса этажей антенны.

Конструктивно вся система питания может быть собрана на вилках PL-259 и тройниках в месте соединения отрезков кабелей. Но дешевле напрямую спаять эти отрезки, оставив разъемные соединения только в месте подключения излучателей и основного фидера. Способ прямого соединения отрезков кабелей приведен на рисунке 5. На оплетки кабеля 1 и кабеля 2 накладывается и пропаивается бандаж из луженой медной проволоки. Бандаж соединяется перемычками с оплеткой кабеля 3. Центральные жилы кабелей предварительно соединяют и пропаивают. Сверху на место соединения надевают отрезок пластиковой трубки длиной 70-90 мм и заливают место соединения герметиком.


Настройка




Настройка антенны сводится в основном к Раздельной настройке каждого из излучателей в лабораторных условиях. При условии правильной сборки антенна в целом дополнительной подстройки не требует. После монтажа следует лишь произвести контрольный замер КСВ в главном фидере.

Для настройки излучателя необходим имитатор поддерживающей мачты в виде отрезка трубы длиной метра полтора. Удобно эту трубу прикрепить вертикально сбоку рабочего стола. На имитатор мачты устанавливается настраиваемый излучатель. Измеритель КСВ следует установить на противоположный край стола или еще лучше, на соседний стол. При снятии показаний в этом случае не будет влияния на излучатель вашего собственного тела.

Для обеспечения контакта и фиксации расплющенный конец отвода гамма-согласyющего устройства временно прикрепляется к излучателю упаковочным резиновым кольцом, свернутым несколько раз. При настройке, передвигая отвод гамма-согласyющего устройства, добиваются минимального КСВ (50 Ом) на средней рабочей частоте, в нашем случае 145 МГц. Обычно получается значение 1,1 - 1,2. Если значение КСВ все же оказывается хуже, необходимо подогнать длину самого излучателя. Это может быть при изменении конструктивных размеров излучателя или при изменении частоты на несколько МГц. В этом случае лучше взять длину излучателя с запасом и постепенно его, укорачивая, добиться необходимого согласования. Такая процедура требуется только для первого настраиваемого излучателя, последующие можно будет просто "копировать".

Найдя наилучшее положение отвода гамма-согласyющего устройства, следует сделать отметку на излучателе. По этой отметке в излучателе сверлится отверстие и нарезается резьба под винт М3, которым окончательно закрепляется отвод гамма-согласyющего устройства. Для каждого излучателя эту процедуру следует проделать отдельно.

После настройки излучателей и изготовления системы питания можно приступать к сборке антенны. Сборка выполняется непосредственно на месте установки антенны. Закрепив излучатели на заданном расстоянии (самый верхний излучатель не должен выступать за конец мачты) друг от друга, присоединяют систему питания. При этом следует все кабели плотно прикрепить к мачте, так как выступающие петли могут оказать вредное влияние на работу системы. Самый доступный и надежный способ фиксации кабеля: это несколько витков из ленты на тканевой основе и поверх 3-4 витка из мягкого медного провода, без излишних усилий, только для закрепления изоленты. следует также тщательно загерметизировать коаксиальные разъемы, для того, чтобы в кабели постепенно не попала влага. В этом случае на частотах УКВ диапазона в кабелях существенно увеличиваются потери. Для герметизации следует аккуратно облепить корпус разъема и прилегающие части сырой резиной (обмотать раскатанной в полосу и обмять пальцами).



Параметры, формирование диаграммы




При правильной первичной настройке и сборке антенна имеет КСВ на рабочей частоте 1,1-1,2. Полоса согласования по уровню КСВ=1,6 порядка 10 МГц, по уровню КСВ=1,2 порядка 3 МГц. При установке излучателей в одну сторону от мачты усиление составляет порядка 9 дБ, диаграмма в горизонтальной плоскости эклиптическая. А практике, отличие от круговой диаграммы мало ощутимо. По своим личным наблюдениям могу сказать, что эта антенна хорошо работает во все стороны, просто в одну из сторон чуть лучше "стреляет".

Можно разместить излучатели по разные стороны от оси мачты, тогда диаграмма становится круговой, но усиление ощутимо падает, примерно до 6 дБ. Несмотря на более правильную диаграмму, на практике такой вариант антенны работает в целом и общем хуже, IMHO.

Еще один вариант, когда используется только 2 этажа. Все размеры при этом остаются прежними, за исключением общей высоты антенны. Усиление при этом также уменьшается примерно до 5,5 дБ. Можно также использовать и одиночный диполь, если не требуется большого усиления.

Антенна прекрасно реализуется и на диапазоне 430 МГц. Там вполне возможен 8-ми этажный вариант.


"Многоэтажка" или "колинеарка"


Для максимальной эффективности таких антенн фазы токов в излучателях должны как можно меньше отличаться друг от друга. В "многоэтажке" фаза тока в каждом излучателе определяется фазовым сдвигом в соответствующей ветви системы питания и реактивностью самого излучателя. То есть каждый излучатель должен быть точно настроен на заданную частоту и согласован. В описанной здесь конструкции антенны и методике ее настройки данные требования хорошо учтены и достаточно просто выполняются. Также достаточно легко на практике обеспечить малые погрешности системы питания, так как вполне возможно выдержать заданные длины отрезков с взаимным несовпадением не более 1-2 см, что соответствует ошибке менее 1%.

При всей привлекательности колинеарных антенн, там, в принципе отсутствует возможность отдельной настройки каждого излучателя. Кроме того, они более узкополосны, так как фаза тока в последующем излучателе определяется не только его реактивностью, но и внесенными фазовыми сдвигами всех предыдущих излучателей. У колинеарной антенны при том же количестве излучателей меньше усиление, правда и несколько меньше и ее высота.




Назад к содержанию | Назад к главному меню
счетчик посетителей
счетчик посещений Рейтинг@Mail.ru