~ Antena Yagi de 450 MHz: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

O objetivo deste instrutível é fazer uma antena Yagi econômica de ~ 450 MHz para localização de direção de rádio ou outros usos da maneira mais engenhosa que eu puder encontrar, enquanto ainda fornece uma construção de antena padronizada para usar comparando resultados usando o mesmo software de análise e / ou métodos. Vou demonstrar um método para; faça a antena usando materiais comuns que podem ser encontrados localmente, onde encontrar os materiais e usando uma impressora 3D para fazer as peças usadas para montar os elementos da antena na haste para uma aparência mais experiente se você tiver acesso a uma impressora 3D. Lembre-se de que diferentes materiais podem ser usados até certo ponto, onde o foco principal e a atenção exigidos estarão nas dimensões e nas especificações para um melhor desempenho. Vou anotar idéias para diferentes métodos a serem feitos em cada etapa.

Suprimentos

1. Tubos de alumínio, cobre ou latão com ~ 48 "de 1 cm ou 3/8" de diâmetro (passador de madeira coberto com fita adesiva de alumínio ou trança de cobre estanho também funcionará. Fio de cobre sólido de calibre 12 ou 14 também pode ser usado.)

2. Tubo de cobre de ~ 36 "de 1 cm ou 3/8" (água velha livre ou de depósito de salvamento ou tubo de refrigerante, uma vez que a parede mais fina dobra mais facilmente. Alumínio ou cobre de 9,5 mm x 1,5 mm de espessura também podem ser usados ou você pode tentar usar 12 ou fio de cobre sólido de calibre 14.)

3. Tubo de alumínio quadrado de ~ 30 "de 1" ou 2,5 cm (moldura de boné de caminhão de depósito de lixo antigo ou livre. Tecnicamente, você pode até usar um galho de árvore ou um pedaço de madeira seco e reto, desde que os elementos estejam no mesmo plano)

4. 6 canudos de plástico ou papel (restaurantes)

5. 5 parafusos (opcional e veja pistola de cola quente e cola quente)

6. ~ 30 cm de cabo coaxial RG6 75 ohm (antigos satélites gratuitos são uma ótima fonte)

7. ~ 40 de RG58 ou outro cabo coaxial de 50 ohms

8. RG58 ou qualquer cabo coaxial de 50 ohms usado como conector macho (SMA, BNC ou qualquer que seja o seu receptor de entrada)

9. Ferro de solda e solda (fluxo se a solda não for núcleo de fluxo)

10. Cortadores de fio (opcional, uma vez que faca ou outro cortador pode ser usado)

11. Descascadores de fios (opcionais, uma vez que uma faca ou outro cortador pode ser usado se tiver cuidado para não cortar os fios)

12. Serra para cortar a tubulação e lança

13. Mini cortador de tubo de cobre (opcional, embora seja bom ter)

14. Pistola de cola quente e cola quente de alta temperatura (opcional, pois super cola, epóxi, caneta para impressora 3D ou parafusos podem ser usados. Se forem usados parafusos, uma broca será necessária para fazer os furos na haste para os parafusos)

Etapa 1: Meça e corte os elementos da antena, lança e cabo coaxial

Depois de determinar quais materiais serão usados para os elementos da antena (tubos de alumínio, cavilhas de madeira cobertas com fita de alumínio ou trança de cobre estanhado, tubo de cobre, tubo de latão, fio de cobre doméstico, etc.), você pode medir e marcar onde cortar. Lembre-se do erro ao cortar um pouco mais longo do que curto, então se mais tarde você quiser tentar ajustar mais a antena … você pode cortar o comprimento. Essa é uma boa prática a ser lembrada em futuras construções de antenas. O melhor é tentar manter os cortes de acordo com o comprimento especificado para manter a consistência.

As especificações para o seguinte são as seguintes

Elemento de Direção 1 - 25cm

Elemento de direção 2 - 26 cm

Elemento de direção 3 - 26 cm

Elemento acionado - 68,7 cm (pode ser medido e cortado por mais tempo, pois alguns podem ser aparados posteriormente com base na qualidade da curvatura do raio e para a folga de ~ 2 cm)

Elemento Refletor - 36cm

Lança - 74,5 cm

Cabo coaxial Balun RG6 - 25,1 cm

Cabo coaxial Feedline RG58 - usei 38 , embora tecnicamente a linha de alimentação possa ser ajustada para comprimento de onda ideal SWR

Dobrando o elemento acionado

Dobre o raio de 2,5 cm em cada extremidade, usando um pino ou forma redonda de 5 cm de diâmetro dependendo do que você tiver disponível, medindo cuidadosamente para que a largura dos Elementos de Antena Acionados seja de 30 cm. Você pode se curvar olhando com cuidado e medindo enquanto se curva. Você também pode dobrar usando o método de enchimento com areia como neste método instrutível ou enchimento com sal como neste instrutível ou um dobrador de tubo ou um método de flexão de mola.

Cortando e descascando o Balun RG6: λ / 2 @ 435 MHz = 300, 000/435 x 2 = 345 mm (ar) Fator de velocidade coaxial (v)

Em URM111: 16 mm de extremidade descascada (v = 0,9) = 18 mm (elétrico)

Comprimento de corte = 345mm-18mm

Para cabo PE v = 0,66, 345 mm - 18 mm x 0,66 = 215,82 mm não destacado e adicionar 1 cm PE não destacado e ~ 6 mm descascado para um comprimento total de 231,82

Cabo PTFE v = 0,72, 345 mm - 18 mm x 0,72 = 235,44 mm não destacado e adicionar 1 cm PE não destacado e ~ 6 mm descascado para 251,44 de comprimento total

Corte e decapagem da linha de alimentação RG58: Retire aproximadamente 3 cm do isolamento externo da extremidade do RG58 e 1 cm do isolamento interno de PE / PTFE.

Etapa 2: imprimir em 3D as montagens de elemento

Se você não tiver acesso a uma impressora 3D localmente ou pelo correio, esta etapa pode ser modificada de forma criativa para garantir que os elementos da antena sejam montados a ~ 5/32 (4 mm) acima da superfície da haste usando um material eletricamente isolante como qualquer plástico, ou mesmo madeira, que você encontrar para usar.

Se você tem acesso a uma impressora 3D própria, em um Maker Space ou online, um excelente modelo STL (STL é o formato de arquivo que a impressora 3D usa) e o arquivo que encontrei já feito está aqui no seguinte site:

Apenas salve uma cópia do arquivo. STL de sua escolha, copie para um pen drive ou então você precisa transferir o arquivo para a impressora 3D (e-mail, drive compartilhado, etc.). Pergunte a quem tem a impressora 3D o que fazer se você não souber.

Tenha em mente que o link acima A versão de revisão 0.2 é de 12 mm e é para elementos de 12 mm de diâmetro, embora os canudos possam ser usados como calços para preencher o espaço, cortando os canudos no comprimento da largura da impressão 3D e, em seguida, cortando o comprimento para abrir para envolver quantas camadas forem necessárias para calçar para um ajuste não frouxo.

A versão 0.1 do link acima é realmente óbvia no que diz respeito ao diâmetro do elemento, embora eu imprima um tamanho 1 mm maior do que o material do seu elemento, além de considerar o encolhimento do material da impressora 3D para que você não tenha que perfurar a impressão da montagem mais tarde, se você precisar aumentar o orifício. Usei a versão de 12 mm por segurança.

Achei que a versão Revisão 0.1 de 12 mm funciona melhor para o elemento acionado (que é o elemento de cobre onde o cabo coaxial (linha de alimentação) é conectado), já que você pode mover a montagem pelos cantos sem ficar preso.

Não se empolgue muito imprimindo de uma só vez na base, pois algumas impressoras se comportam de maneira diferente e se você notou na imagem com as impressões cinza da Revisão 0.1, outras impressões de antena discone não ficaram corretas.

Nota: Você pode usar o Primer para selar a impressão 3D para que a impressão dure mais. Em geral, esse é um bom conselho se você nunca imprimiu em 3D antes, pois alguns materiais são biodegradáveis e se quebram com o tempo.

Etapa 3: Layout, Medir o Espaçamento do Elemento da Antena e Montar

Faça o layout dos elementos da antena após inserir e centralizar os elementos usando o canudo de plástico ou outros calços de material não condutores. Lembre-se de que se sua haste não for quadrada de 3 cm como o ponto de montagem da montagem da impressão 3D, basta usar o lado liso da impressão da montagem para alinhar. Além disso, lembre-se de ajustar o centro da lança e o centro dos elementos para obter um espaçamento simétrico da vista superior.

Meça o espaçamento de cada elemento da antena começando de uma extremidade da lança e trabalhando até a outra extremidade da lança. Comecei do lado do Elemento Refletor da barreira. As distâncias são anotadas na primeira imagem tendo em mente que as distâncias não estão "Centrais" na imagem. Você pode usar essas dimensões ou as distâncias "No centro" listadas se estiver usando outro material, como fiação de cobre de núcleo sólido de calibre 14 ou 12.

As distâncias "no centro" entre os elementos são anotadas como segue

Elemento refletivo para elemento acionado (lado mais próximo do elemento refletivo) - 13 cm

Elemento acionado (lado mais próximo do 1º elemento de direção) para o 1º elemento de direção - 3,5 cm

1º Elemento Direcionador para o 2º Elemento Direcionador - 14cm

2º Elemento Direcionador para o 3º Elemento Direcionador - 14cm

Usei elásticos para segurar os elementos montados temporariamente no lugar enquanto realizava a próxima etapa para ter certeza de que o espaçamento estava correto ao ajustar usando um NanoVNA.

Soldando o Balun e a linha de alimentação ao elemento acionado

Lixe o elemento acionado onde o balun e a linha de alimentação serão soldados, certificando-se de limpar completamente. Você também pode aplicar fluxo se a solda que está usando não for núcleo de fluxo.

Torça os fios terra (externos) em cada extremidade do cabo balun RG6 em um fio para mais fácil de soldar mais tarde e faça o mesmo para os fios condutores, pois é mais provável que seja um fio trançado. Faça o mesmo para uma extremidade do cabo RG58.

Dobre o cabo balun RG6 e o cabo RG58 e posicione os fios terra conforme mostrado nas imagens e solde juntos.

Em seguida, posicione os fios condutores centrais do balun RG6 conforme mostrado nas imagens e solde no elemento acionado.

Solde o condutor central do RG58 no lado direito do elemento acionado como mostrado nas imagens.

Solde o SMA, BNC ou qualquer conector que você decidiu usar no RG58.

Etapa 4: ajuste (se necessário) e fixe as montagens de elemento

Conecte os elementos de montagem ao Boom e sintonize a antena

Conforme observado na etapa anterior, usei elásticos para manter temporariamente no lugar cada elemento montado antes de aplicar cola quente no lugar, pois queria verificar o desempenho com o NanoVNA. Esta etapa é opcional, embora seja recomendada para garantir a integridade da antena e para aprender como sintonizar antenas e outras partes relacionadas ao rádio.

O NanoVNA é um Vector Network Analyzer (VNA) realmente econômico que, teoricamente, pode realizar testes relacionados à fase junto com os testes relacionados à amplitude que um Scalar Network Analyzer realiza.

Os dois testes principais que podem ser realizados de maneira mais fácil e econômica com o NanoVNA são:

Impedância - Para garantir que a impedância corresponda ao receptor que estamos usando na faixa de frequência

Perda refletida - reorganizada de uma maneira diferente, também podemos calcular a taxa de onda estacionária (VSWR)

Existem tutoriais online que mostram como usar o NanoVNA se você tiver um. Eu recomendo investir em um NanoVNA se você planeja entrar mais no rádio. Outras medições também podem ser realizadas conforme mostrado neste artigo.

Existem também outras maneiras de sintonizar a antena que são econômicas, usadas antes do lançamento do NanoVNA, como usar um RTL-SDR barato e uma fonte de ruído de banda larga para determinar a perda refletida e o VSWR ideais.

Montagens de elemento seguras:

Hot Glue, 3D Pinter Pen, Super Glue, Epóxi ou Broca e aparafuse os suportes à lança uma vez espaçados para as dimensões acima ou ajustadas mais finas. Usei Hot Glue na configuração de alta temperatura para os elementos do suporte e do suporte para a haste desde a primeira construção que estou usando apenas internamente, pois fiz os elementos com cavilhas de madeira envoltas em fita adesiva de alumínio.

Etapa 5: Concluir

Você pode aplicar uma leve camada de Krylon para vedar os elementos, lança e suportes da antena para evitar corrosão posterior que pode afetar adversamente o desempenho da antena.

Você também pode fazer uma alça de mão com fita de silicone, uma empunhadura antiga ou qualquer outro material não condutor que desejar.

Você também pode fazer um suporte para a antena para montar em um tripé ou outro local como um mastro fixo ou um mastro com um rotador.

Existem outros designs de antenas yagi incríveis que você pode encontrar online, nos livros ARRL ou em outros livros.

Existem também outros arquivos STL de montagem de impressora 3D prontos para Yagi e outras antenas que você pode encontrar no Thingiverse.

Se você gosta de fazer antenas, pode investir em um medidor SWR ou construir o seu próprio. Existem muitos projetos online excelentes para ajudar a entender melhor o desempenho de sua antena e aprender eletrônica ao mesmo tempo.

Aproveite o uso de sua antena!