Strona domowa SP7DPT

Od dłuższego czasu szukałem odpowiedniej anteny kierunkowej do łączności DX. Myślałem o antenie Yaga 3 lub 4 elementy. Jednak po przeanalizowaniu wszystkich parametrów anten Yagi doszedłem do wniosku, iż znacznie lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie anteny pętlowej tzw. Quada. Przy pierwszych porównaniach okazało się, że anteny Quad praktycznie pod każdym względem są lepsze do łączności DX od anten Yagi. Postanowiłem zastosować taką antenę u siebie. Ponieważ ceny takich anten fabrycznych są bardzo wysokie postanowiłem od podstaw zbudować samemu taką antenę. Znacznie więcej satysfakcji daje zrobienie coś samemu a tym bardziej jeśli spełni to nasze oczekiwania. Po zagłębieniu się w książki i poczytaniu informacji nt. tych anten okazało się, iż te anteny są bardzo proste w konstrukcji ale bardzo trudno zaprojektować taką antenę a jeszcze trudniej ją zestroić. Bardzo dużo zależności wpływa na parametry takiej anteny. Im więcej czytałem tym większe miałem obawy czy wogóle uda mi się ta konstrukcja. Niemniej jednak podjąłem męską decyzję i zacząłem projektowanie. Obliczając i wykonując antenę opierałem się na informacjach zawartych w książce pt."Amatorskie anteny KF i UKF" autorstwa Z.Bieńkowskiego i E.Lipińskiego oraz na informacjach zdobytych z Internetu i od kolegów krótkofalowców. Po wielu tygodniach różnych obliczeń i symulacji doszedłem do sedna sprawy i zakończyłem projektowanie dostając dużo konkretnych danych do budowy anteny. Oto one:

- założenia

częstotliwość rezonansowa f=27,555MHz

możliwie maksymalny zysk

ilość elementów równa dwa

-obliczenia teoretyczne

Nazwa	Jednostka	Wynik	Uwagi
Liczba elementów	szt	2	Wibrator, Reflektor
Częstotliwość rezonansowa	MHz	27,555
Długość fali	lambda	10,89
Obwód wibratora	Cw[m]	11,11
Obwód reflektora	Cr[m]	11,38
Długość boku wibratora	lw[m]	2,78
Długość boku reflektora	lr[m]	2,84
Przekątna wibratora	[m]	3,93
Przekątna reflektora	[m]	4,02
Współczynnik K dla wibratora	Kw	1,02
Współczynnik K dla reflektora	Kr	1,045
Odległość wibrator-reflektor	[m]	1,20	S=0,11 najlepsza sprawność anteny
Impedancja	om	65	dla S=0,11
Zysk	dB	około 8,2
Stosunek promieniowania głównego do wstecznego F/B	dB	około 30
Grubość linki na petle	[mm]	2,5
Wskaźnik smukłości	Ws	4,85
Kąt elewacji wiązki głównej	[stopnie]	40	dla 1/4 lamda anteny nad dachem
Współczynnik wydłużenia (skrócenia)	K	1,21

Po wykonaniu obliczeń przyszła kolej na zastanowienie się z jakich materiałów wykonać całą antenę. Zdecydowałem się na zbudowanie szkieletu anteny po części z tyczek bambusowych powleczonych folią PCV. Wybrałem je dlatego ponieważ, po pierwsze są w miarę tanie, po drugie są bardzo wytrzymałe, po trzecie są lekkie i w końcu po czwarte nie przewodzą prądu. Osiem tyczek bambusowych zakupiłem w Castoramie każda o długości 2,10m. Tyczki bambusowe wyglądają tak jak na rys. poniżej.

Następnie aby mieć większą pewność żeby nie dostała się woda do środka bambusa dodatkowo zaizolowałem całe tyczki taśmą izolacyjną PCV.

Dodatkowo jak widać na zdjęciach każda tyczka zakończona jest od góry kapturkiem plastikowym zapobiegającym dostawanie się wody.

Miejsce w którym tyczki wchodzą do krzyżaka i są dociskane przez śruby, wzmocniłem wycinkiem rury PCV tak aby śruby nie raniły izolacji tyczki.

W miejscu w którym będą się zbiegać końce linek pętli wibratora oraz reflektora zamontowałem plastikowe obejmy, które pozyskałem z typowej anteny telewizyjnej szerokopasmowej.

Dodatkowo w miejscu zbiegania się linek reflektora zrobiłem sobie możliwość wydłużania i skracania pętli poprzez przesuwanie zworki. Tym sposobem mam zamiar stroić antenę.

Miejsce w którym zostanie przykręcony kabel zasilający antenę również wykonałem z plastiku. Jest to przerobiona do moich potrzeb puszka pozyskana również z typowej telewizyjnej anteny szerokopasmowej.

Linkę jaką zastosowałem na pętle wibratora oraz reflektora to typowa linka miedziana 2,5mm w izolacji.

Następnie znając już odległość wibratora od reflektora wykonałem krzyżak nośny do tych tyczek. Wykonałem go z rurek ze stali nierdzewnej. Dzięki temu uzyskałem bardzo wytrzymałą konstrukcję oraz w miarę niską wagę całego krzyżaka. Dodatkowo zastosowanie stali nierdzewnej uwalnia nas od zabezpieczenia krzyżaka przed korozją. Należy pamiętać, iż gdyby antena miała pracować w polaryzacji pionowej to antana musiała by być zasilana nie od dołu (tak jak ma to miejsce u mnie) a z boku. Przy takiej polaryzacji anteny krzyżak nośny nie może być wykonany ze stali. Jeśli ktoś chciałby aby jego antena pracowała w polaryzacji pionowej musi zadbać o to, aby zarówno krzyżak nośny jaki i część masztu będąca w obrysie anteny były wykonane z materiału nieprzewodzącego (dielektryka).

Ponieważ antena ta jest anteną kierunkową musi być możliwość ustawiania jej na konkretny kierunek z domu. Ja do tego celu użyłem rotora marki CONRAD wraz ze sterowaniem. Zakupiłem go w sklepie internetowym www.conrad.pl. Można oczywiście kupić używany za połowę ceny na www.allegro.pl ale bez gwarancji.

Dodatkowo aby odciążyć zębatki rotora zakupiłem łożysko specjalnie przeznaczone do tego celu.

Tak mniej więcej po zmontowaniu na sucho będzie wyglądać obrotnica. Biała rura PCV zastępuje w tej chwili docelowy stalowy maszt.

Ponieważ obecnie stosuje do łączności antenę dookólną będzie potrzeba przełączania się między antenami. W tym celu potrzebny będzie przełącznik antenowy. Można to zrealizować na dwa sposoby. Pierwszy sposób to kupno zwykłego ręcznego przełącznika antenowego. Ten sposób jest obarczony jednak wadą polegającą na sprowadzeniu z dachu dwóch kabli antenowych (po jednym od każdej anteny). Przy założeniu że będą to kable RG213 tzw."grube" musimy się liczyć po pierwsze z dużymi kosztami za sam kabel, a po drugie do domu będą nam wchodziły przez oko dwa grube kable.
Drugim sposobem (który ja wybrałem) jest zastosowanie przełącznika antenowego montowanego na dachu.

Wtedy mamy po pierwsze oszczędności na kablu antenowym (bo wykorzystujemy część istniejącego kabla do anteny dookólnej) a po drugie już nam nie wchodzą dwa grube kable antenowe do domu.
Ja zastosowałem zwykły ręczny przełącznik (zakupiony na www.allegro.pl), który przerobiłem tak aby spełniał moje wymagania.

W tym celu wymontowałem ręczny przełącznik i w jego miejsce zamontowałem przekaźnik z cewką 12V a styki na 250V 5A. Wewnątrz przełącznika styki przekaźnika podłączyłem odpowiednio z gniazdami tak aby SWR samego przełącznika był jak najmniejszy. Udało mi się uzyskać SWR na poziomie 1.2. Od cewki przekaźnika wyprowadziłem cienki dwużyłowy kabel do sterowania. Później wszystko uszczelniłem klejem silikonowym (do uszczelniania silników, który jest odporny na ekstremalne temperatury) tak aby do wewnątrz nie dostała się woda.

Stary ręczny przełącznik zamontowałem w plastikowym pudełku wraz z dwoma diodami sygnalizacyjnymi na panelu czołowym. Na tylnej ściance umieściłem gniazdo chincz do podłączenia kabla sterującego przełącznikiem na dachu. Tym sposobem powstała skrzyneczka sterująca moim przełącznikiem.

Na tym skończyły się przygotowania w domu. Najwyższy czas przenieść się z pracami na dach. Pierwszą rzeczą jaką wykonałem na dachu to przymocowanie i wypoziomowanie masztu ocynkowanego fi 48 o długości 4,5m. Ta długość masztu jest długośćią minimalną na jakiej można taką antenę zawiesić. Im wyżej tym lepiej.
Następnie zamocowałem do masztu rotor, łożysko, oraz krzyżak nośny i przeprowadziłem testy rotora. Nie obyło się bez małych problemów z dopasowaniem łożyska oraz rotora aby były w osi symetrji względem siebie.

Przestrzeń wolną między krzyżakiem a bambusem uszczelniłem klejem silikonowym (odpornym na warunki atmosferyczne) aby woda nie dostała się do krzyżaka oraz bambusa.

Pożniej na tyczkach rozwiesiłem linkę. Zamocowałem ją do tyczek za pomocą opasek samozaciskowych.

W miejscu gdzie zbiegają się końce linki reflektora przylutowałem do zrobionego wsześniej stroika.

Nastepnie przymocowałem kabel zasilający antenę do masztu oraz do tyczki wibratora.

W tym momencie antena została złożona. Zostało tylko postawić ją do pionu, podłączyć uziemienie oraz odciągi.

Antena została postawiona i przyszedł czas na wykonanie pierwszych pomiarów SWR. Okazało się, że przy założonej częstotliwości SWR wynosił ponad 3!! Antena z takimi wymiarami teoretycznymi wyliczonymi przeze mnie była zestrojona na częstlotliwość 26,000 MHz, a nie na założone przeze mnie 27,555 MHz. Wynika to z róznych względów między innymi z warunków otoczenia w jakich pracuje antena. Niestety nie da się tego uwzglednić przy obliczaniu parametrów. SWR powyżej 26,000 MHz szybko wzrastał, co wskazywało na to, iż antena była za długa i to dużo. Docelowo skróciłem antenę o około 50cm aby uzyskać SWR 1.1 na czestotliwości 27,555Mhz.

Jak widać z wykresu antena pracuje dość wąsko. Wynika to moim zdaniem z tego, iż jest wykonana na impedancję 65om i zasilona bezpośrednio kablem 50om. Gdyby zrobić ją np. na 125om i zasilić przez baloon to pracowała by znacznie szerzej.

Pierwsze wrażenia z odbioru sygnałów tą anteną są zadawalające. Średni sygnał DX odbierany na tej antenie jest o S=2 lepszy niż na antenie dookólnej. Czyli przykładowo sygnał z wysp Kanaryjskich odbierany na antenie dookólnej z raportem R=3 S=3 na antenie kierunkowej wzrastał do R=5 S=5. Zauważyłem również, iż znacznie wzrasta odstęp sygnału do szumu S/N na korzyść anteny kierunkowej. Czasem sygnał odbierany na kierunkowej antenie jest na tym samym poziomie co na dookólnej ale praktycznie pozbawiony szumu na modulacji! Innym przykładem może być odbiór bardzo słabych sygnałów. Na antenie dookólnej całkowicie sygnał nieczytelny, natomiast po przełączeniu na kierunkową sygnał jest na tyle czytelny, że słychać modulacje i da się ją zrozumieć mimo braku wskazań miernika sygnału.

Mam nadzieje, że ta strona przyda się wszystkim którzy pójdą w moje ślady i zechcą zbudować sobie taką antenę. Ja jestem zadowolony z osiągniętych rezultatów.

Serdeczne podziekowania dla wszystkich, ktorzy pomogli w budowie anteny oraz szczególnie dla mgr inż. Jacka V. za nadzór nad montażem masztu i anteny.