~ 450MHz เสาอากาศยากิ: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

เป้าหมายของคำแนะนำนี้คือการสร้างเสาอากาศยากิ ~ 450MHz ที่คุ้มค่าสำหรับการค้นหาทิศทางคลื่นวิทยุหรือการใช้งานอื่น ๆ ด้วยวิธีที่ชาญฉลาดที่สุดที่ฉันสามารถหาได้ในขณะที่ยังคงให้การสร้างเสาอากาศมาตรฐานสำหรับใช้กับการเปรียบเทียบผลลัพธ์โดยใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์เดียวกันและ / หรือวิธีการ ฉันจะสาธิตวิธีการ; ทำเสาอากาศโดยใช้วัสดุทั่วไปที่หาได้ในท้องถิ่น จะหาวัสดุได้จากที่ใด และใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ใช้ยึดส่วนประกอบเสาอากาศเข้ากับบูมเพื่อให้ดูเป็นมืออาชีพมากขึ้น หากคุณมีสิทธิ์เข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โปรดทราบว่าสามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกันได้ในระดับหนึ่ง โดยที่จุดโฟกัสหลักและความใส่ใจที่จำเป็นจะอยู่ที่ขนาดและข้อมูลจำเพาะเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ฉันจะจดแนวคิดสำหรับวิธีการต่างๆ ในแต่ละขั้นตอน

เสบียง

1. ~ 48" ของ 1 ซม. หรือ 3/8" เส้นผ่าศูนย์กลางท่ออลูมิเนียม ทองแดง หรือทองเหลือง (เดือยไม้ที่หุ้มด้วยเทปพันท่ออลูมิเนียมหรือถักเปียทองแดงดีบุกก็จะใช้งานได้เช่นกัน สามารถใช้ลวดทองแดงแข็งขนาด 12 หรือ 14 เกจได้)

2. ท่อทองแดงขนาด 1 ซม. หรือ 3/8 นิ้วประมาณ 36 นิ้ว (ท่อน้ำทิ้งหรือท่อสารทำความเย็นแบบเก่าหรือเก่าฟรี เนื่องจากผนังที่บางกว่าจะโค้งงอได้ง่ายขึ้น สามารถใช้อะลูมิเนียมหรือทองแดงหนา 9.5 มม. x 1.5 มม. หรือลองใช้ 12 ตัวก็ได้ หรือลวดทองแดงแข็ง 14 เกจ)

3. ~ 30" ของ 1" หรือ 2.5 ซม. ท่ออลูมิเนียมสี่เหลี่ยมจัตุรัส (กรอบหมวกรถบรรทุกเก่าฟรีหรือกอบกู้ลาน ในทางเทคนิคคุณสามารถใช้กิ่งไม้หรือชิ้นไม้ที่แห้งและตรงตราบใดที่องค์ประกอบอยู่บนระนาบเดียวกัน)

4. หลอดพลาสติกหรือกระดาษ 6 หลอด (ร้านอาหาร)

5. สกรู 5 ตัว (อุปกรณ์เสริม และดู ปืนกาวร้อน และ กาวร้อน)

6. ~ 30 ซม. ของ RG6 75ohm Coax Cable (ดาวเทียมฟรีเก่าเป็นแหล่งที่ดี)

7. ~ 40 ของ RG58 หรือสาย Coax 50ohm อื่นๆ

8. RG58 หรือ 50ohm Coax Cable ที่ใช้ Male Connector (SMA, BNC หรือเครื่องรับสัญญาณอินพุตของคุณ)

9. หัวแร้งและหัวแร้ง (ฟลักซ์ ถ้าบัดกรีไม่ใช่ฟลักซ์คอร์)

10. คีมตัดลวด (ไม่จำเป็นเพราะสามารถใช้มีดหรือคัตเตอร์อื่นๆ ได้)

11. คีมปอกสายไฟ (ไม่จำเป็นเพราะมีดหรือคัตเตอร์อื่นๆ จะใช้ได้ ถ้าระวังอย่าตัดสายไฟ)

12.เลื่อยตัดท่อและบูม

13. มีดคัตเตอร์ท่อทองแดงขนาดเล็ก (แต่ก็น่าใช้)

14. ปืนกาวร้อน และ กาวร้อนอุณหภูมิสูง (เป็นทางเลือกเนื่องจากสามารถใช้กาวซุปเปอร์กาว อีพ็อกซี่ ปากกาเครื่องพิมพ์ 3 มิติ หรือสกรูได้ หากใช้สกรูจะต้องเจาะรูในบูมสำหรับสกรู)

ขั้นตอนที่ 1: วัดและตัดองค์ประกอบเสาอากาศ บูม และสายโคแอกซ์

เมื่อคุณกำหนดได้แล้วว่าจะใช้วัสดุใดสำหรับองค์ประกอบเสาอากาศ (ท่ออลูมิเนียม หมุดไม้ที่หุ้มด้วยเทปอลูมิเนียมหรือเกลียวทองแดงกระป๋อง ท่อทองแดง ท่อทองเหลือง ลวดทองแดง ฯลฯ) คุณสามารถวัดและทำเครื่องหมาย จะตัดที่ไหน พึงระลึกไว้เสมอว่าจะมีข้อผิดพลาดในการตัดให้ยาวกว่าที่สั้นกว่าเล็กน้อย ดังนั้นหากคุณต้องการลองปรับเสาอากาศให้มากขึ้นในภายหลัง… คุณสามารถตัดความยาวลงได้ นี่เป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่ควรคำนึงถึงสำหรับการสร้างเสาอากาศในอนาคต ดีที่สุดคือพยายามรักษาบาดแผลตามความยาวที่ระบุไว้เพื่อความสม่ำเสมอ

ข้อมูลจำเพาะสำหรับต่อไปนี้มีดังนี้

ผู้กำกับองค์ประกอบ 1 - 25cm

ผู้กำกับองค์ประกอบ 2 - 26cm

ผู้กำกับองค์ประกอบ 3 - 26cm

องค์ประกอบขับเคลื่อน - 68.7 ซม. (สามารถวัดและตัดได้นานขึ้นเนื่องจากบางส่วนอาจถูกตัดแต่งในภายหลังตามคุณภาพการโค้งงอของรัศมีและสำหรับช่องว่าง ~ 2 ซม.)

องค์ประกอบสะท้อนแสง - 36cm

บูม - 74.5cm

สายโคแอกซ์ Balun RG6 - 25.1cm

สายโคแอกซ์ Feedline RG58 - ฉันใช้ 38 แม้ว่าในทางเทคนิคแล้ว ฟีดไลน์จะสามารถปรับให้เข้ากับความยาวคลื่น SWR ได้อย่างเหมาะสม

ดัดองค์ประกอบขับเคลื่อน

งอรัศมี 2.5 ซม. ที่ปลายแต่ละด้าน โดยใช้เดือยกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ซม. หรือรูปแบบขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณมีอยู่ วัดอย่างระมัดระวังเพื่อให้ความกว้างขององค์ประกอบเสาอากาศขับเคลื่อนคือ 30 ซม. คุณสามารถโค้งงอได้โดยใช้ลูกตาอย่างระมัดระวังและวัดเมื่อคุณงอ คุณยังสามารถโค้งงอโดยใช้วิธีการเติมด้วยทรายเช่นในวิธีการสอนนี้หรือวิธีการเติมด้วยเกลือเช่นเดียวกับในคำแนะนำนี้หรือเครื่องดัดท่อหรือวิธีการดัดสปริง

การตัดและการปอก RG6 Balun:λ/2@435MHz = 300, 000/435 x 2 = 345mm (อากาศ)Coax Velocity Factor (v)

ใน URM111: ปลายถอด 16 มม. (v=0.9) = 18 มม. (ไฟฟ้า)

ความยาวตัด = 345mm-18mm

สำหรับสาย PE v = 0.66, 345 มม. - 18 มม. x 0.66 = ถอด 215.82 มม. และเพิ่ม PE ที่แกะออก 1 ซม. และถอดประมาณ ~6 มม. สำหรับความยาวทั้งหมด 231.82

สายไฟเบอร์ v = 0.72, 345 มม. - 18 มม. x 0.72 = ถอดปลอกออก 235.44 มม. และเพิ่ม PE ที่แกะออก 1 ซม. และถอดออกประมาณ 6 มม. สำหรับความยาวทั้งหมด 251.44

การตัดและการปอกสายป้อน RG58: ลอกฉนวนด้านนอกประมาณ 3 ซม. จากปลาย RG58 และ 1 ซม. จากฉนวนด้านใน PE/PTFE

ขั้นตอนที่ 2: 3D พิมพ์ Element Mounts

หากคุณไม่สามารถเข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3D ในพื้นที่หรือทางไปรษณีย์ ขั้นตอนนี้สามารถแก้ไขได้อย่างสร้างสรรค์เพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบเสาอากาศนั้นติดตั้งอยู่ที่ ~5/32 (4 มม.) เหนือพื้นผิวของบูมโดยใช้วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่นพลาสติกอะไรก็ได้ หรือแม้แต่ไม้ คุณก็หามาใช้ได้

หากคุณมีสิทธิ์เข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไม่ว่าจะเป็นของคุณเอง ที่ Maker Space หรือทางออนไลน์ โมเดล STL ที่ยอดเยี่ยม (STL คือรูปแบบไฟล์ที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้) และไฟล์ที่ฉันพบแล้วมีอยู่ที่นี่ที่ไซต์ต่อไปนี้: https://remoteqth.com/3d-vhf-ant-insulator.php

เพียงบันทึกสำเนาของไฟล์. STL ที่คุณเลือก คัดลอกไปยังธัมบ์ไดรฟ์ หรืออย่างไรก็ตาม คุณต้องถ่ายโอนไฟล์ไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (อีเมล ไดรฟ์ที่แชร์ ฯลฯ) ถามผู้ที่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติว่าจะทำอย่างไรถ้าคุณไม่รู้

โปรดจำไว้ว่า ลิงก์ด้านบน รุ่น Revision 0.2 คือ 12 มม. และสำหรับชิ้นส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม. แม้ว่าหลอดสามารถใช้เป็นแผ่นชิมเพื่อเติมพื้นที่โดยการตัดหลอดให้ยาวเท่ากับความกว้างของการพิมพ์ 3 มิติแล้วกรีด ความยาวเปิดสำหรับห่อหลายชั้นเท่าที่คุณต้องการเพื่อชิมให้พอดีไม่หลวม

ลิงก์ด้านบนรุ่น Revision 0.1 นั้นชัดเจนมากเกี่ยวกับเส้นผ่านศูนย์กลางขององค์ประกอบ แม้ว่าฉันจะพิมพ์ขนาดที่ใหญ่กว่าวัสดุองค์ประกอบของคุณ 1 มม. รวมทั้งพิจารณาการหดตัวของวัสดุเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ดังนั้นคุณจึงไม่ต้องเจาะงานพิมพ์เมาท์ ในภายหลังหากคุณต้องการทำให้รูใหญ่ขึ้น ฉันใช้รุ่น 12 มม. เพื่อความปลอดภัย

ฉันพบว่ารุ่น Revision 0.1 12 มม. ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับ Driven Element (นั่นคือองค์ประกอบทองแดงที่เชื่อมต่อสาย coax (ฟีดไลน์)) เนื่องจากคุณสามารถย้ายที่ยึดไปรอบ ๆ มุมได้โดยไม่ติดขัด

อย่าเสียเวลาพิมพ์มากเกินไปในคราวเดียวบนฐาน เนื่องจากเครื่องพิมพ์บางเครื่องมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป และหากคุณสังเกตเห็นในภาพด้วยการพิมพ์ Revision 0.1 สีเทา การพิมพ์เสาอากาศ discone อื่นก็ไม่ถูกต้อง

หมายเหตุ: คุณสามารถใช้ไพรเมอร์เพื่อปิดผนึกการพิมพ์ 3 มิติเพื่อให้งานพิมพ์มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น นี่เป็นคำแนะนำที่ดีโดยทั่วไป หากคุณไม่เคยพิมพ์ 3 มิติมาก่อน เนื่องจากวัสดุบางชนิดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและจะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป

ขั้นตอนที่ 3: เค้าโครง วัดระยะห่างขององค์ประกอบเสาอากาศ และประกอบ

จัดวางองค์ประกอบเสาอากาศหลังจากใส่และจัดองค์ประกอบให้อยู่ตรงกลางโดยใช้หลอดพลาสติกหรือแผ่นชิมวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าอื่นๆ โปรดทราบว่าหากบูมของคุณไม่ใช่สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 3 ซม. เช่นเดียวกับจุดต่อเชื่อมสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพียงแค่ใช้ด้านเรียบของแท่นพิมพ์เพื่อจัดแนว นอกจากนี้ พึงระลึกไว้เสมอว่าต้องปรับสำหรับจุดศูนย์กลางของบูมและศูนย์กลางขององค์ประกอบสำหรับระยะห่างจากมุมมองด้านบนที่สมมาตร

วัดระยะห่างแต่ละองค์ประกอบของเสาอากาศโดยเริ่มจากปลายด้านหนึ่งของบูมและการทำงานไปยังปลายอีกด้านหนึ่งของบูม ผมเริ่มจากด้าน Reflecting Element ของบูม ระยะทางจะระบุไว้ในภาพแรก โดยคำนึงถึงระยะทางไม่ใช่ "ที่กึ่งกลาง" ในภาพ คุณสามารถใช้ขนาดเหล่านั้นหรือระยะทาง "บนศูนย์" ที่ระบุไว้หากคุณใช้วัสดุอื่น เช่น สายไฟทองแดงแกนแข็ง 14 หรือ 12 เกจ

ระยะห่างระหว่างองค์ประกอบ "On Center" มีดังนี้

องค์ประกอบสะท้อนถึงองค์ประกอบขับเคลื่อน (ด้านที่ใกล้ที่สุดไปยังองค์ประกอบสะท้อน) - 13cm

องค์ประกอบขับเคลื่อน (ด้านที่ใกล้กับองค์ประกอบการกำกับที่ 1) ถึงองค์ประกอบการกำกับที่ 1 - 3.5cm

องค์ประกอบการกำกับที่ 1 ถึงองค์ประกอบการกำกับที่ 2 - 14cm

องค์ประกอบการกำกับที่ 2 ถึงองค์ประกอบการกำกับที่ 3 - 14cm

ฉันใช้แถบยางยึดส่วนประกอบที่ติดตั้งไว้ชั่วคราวในขณะที่ทำขั้นตอนต่อไปเพื่อให้แน่ใจว่าการเว้นระยะห่างถูกต้องเมื่อทำการจูนโดยใช้ NanoVNA

บัดกรี Balun และ Feedline ไปยังองค์ประกอบขับเคลื่อน

แซนด์องค์ประกอบที่ขับเคลื่อนด้วยที่จะบัดกรีบาลันและฟีดไลน์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทำความสะอาดอย่างทั่วถึง คุณสามารถใช้ฟลักซ์ได้หากบัดกรีที่คุณใช้ไม่ใช่ฟลักซ์คอร์

บิดสายกราวด์ (ด้านนอก) ที่ปลายแต่ละด้านของสายเคเบิล RG6 balun เป็นเส้นเดียวเพื่อให้ง่ายต่อการบัดกรีในภายหลัง และทำเช่นเดียวกันกับสายนำไฟฟ้า เนื่องจากเป็นลวดที่ควั่นได้มากที่สุด ทำเช่นเดียวกันกับปลายด้านหนึ่งของสาย RG58

งอสาย RG6 balun และ RG58 แล้ววางสายกราวด์ตามที่แสดงในภาพและประสานเข้าด้วยกัน

จากนั้นวางสายนำไฟฟ้าตรงกลางของบาลัน RG6 ตามที่แสดงในรูปภาพและประสานเข้ากับองค์ประกอบที่ขับเคลื่อน

ประสานตัวนำกลางของ RG58 ไปทางด้านขวาของ Driven Element ตามที่แสดงในภาพ

บัดกรี SMA, BNC หรือตัวเชื่อมต่อใดๆ ที่คุณตัดสินใจใช้กับ RG58

ขั้นตอนที่ 4: ปรับแต่ง (ถ้าจำเป็น) และการยึดองค์ประกอบ

เชื่อมต่อ Element Mounts เข้ากับ Boom และ Tune Antenna

ดังที่กล่าวไว้ในขั้นตอนก่อนหน้านี้ ฉันใช้แถบยางเพื่อยึดส่วนประกอบแต่ละชิ้นที่ติดตั้งไว้ชั่วคราวก่อนที่ฉันจะติดกาวร้อน เนื่องจากฉันต้องการตรวจสอบประสิทธิภาพด้วย NanoVNA ขั้นตอนนี้เป็นทางเลือก แต่แนะนำให้ดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าเสาอากาศมีความสมบูรณ์และเพื่อเรียนรู้วิธีปรับแต่งเสาอากาศและชิ้นส่วนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิทยุ

NanoVNA เป็น Vector Network Analyzer (VNA) ที่คุ้มค่าจริง ๆ ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถทำการทดสอบที่เกี่ยวข้องกับเฟสพร้อมกับการทดสอบที่เกี่ยวข้องกับแอมพลิจูดที่ Scalar Network Analyzer ดำเนินการ

การทดสอบหลักสองแบบที่สามารถทำได้ง่ายกว่าและคุ้มค่ากว่าด้วย NanoVNA คือ:

อิมพีแดนซ์ - เพื่อให้แน่ใจว่าอิมพีแดนซ์ตรงกับเครื่องรับที่เราใช้ในช่วงความถี่

Reflected Loss - จัดเรียงใหม่ด้วยวิธีอื่นเราสามารถคำนวณอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (VSWR)

มีบทช่วยสอนออนไลน์ที่แสดงวิธีใช้ NanoVNA หากคุณมี ฉันแนะนำให้ลงทุนใน NanoVNA หากคุณวางแผนที่จะเข้าสู่วิทยุมากขึ้น การวัดเพิ่มเติมสามารถทำได้ตามที่แสดงในบทความนี้

นอกจากนี้ยังมีวิธีอื่นๆ ในการปรับเสาอากาศที่คุ้มค่าซึ่งถูกใช้ก่อนที่ NanoVNA จะออกมา เช่น การใช้ RTL-SDR ราคาถูกและแหล่งสัญญาณรบกวนแบบไวด์แบนด์เพื่อกำหนดค่า Reflected Loss และ VSWR ที่เหมาะสมที่สุด

การติดตั้งองค์ประกอบที่ปลอดภัย:

กาวร้อน, ปากกา 3D Pinter, กาวซุปเปอร์, อีพ็อกซี่หรือสว่าน และขันสกรูเข้ากับบูมเมื่อเว้นระยะห่างจากด้านบนหรือขนาดที่ปรับให้ละเอียดกว่า ฉันใช้กาวร้อนในการตั้งค่าอุณหภูมิสูงสำหรับส่วนประกอบต่างๆ กับฐานยึดและส่วนยึดกับบูมตั้งแต่งานสร้างครั้งแรกที่ใช้เฉพาะภายในเนื่องจากฉันทำส่วนประกอบจากเดือยไม้ที่พันด้วยเทปพันท่ออะลูมิเนียม

ขั้นตอนที่ 5: เสร็จสิ้น

คุณสามารถใช้ Krylon เคลือบแสงเพื่อปิดผนึกส่วนประกอบเสาอากาศ บูม และตัวยึด เพื่อป้องกันการกัดกร่อนในภายหลังซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศ

คุณยังสามารถทำมือจับจากเทปซิลิโคน กริปแบบเก่า หรือวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าอะไรก็ได้ที่คุณต้องการ

คุณยังสามารถทำที่ยึดสำหรับเสาอากาศเพื่อยึดกับขาตั้งกล้องหรือตำแหน่งอื่นๆ เช่น เสาแบบตายตัวหรือเสาที่มีตัวหมุน

มีการออกแบบเสาอากาศยากิที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ ที่คุณสามารถพบได้ทางออนไลน์ ใน ARRL Books หรือในหนังสืออื่นๆ

นอกจากนี้ยังมีไฟล์ STL สำหรับติดตั้งเครื่องพิมพ์ 3D อื่น ๆ ที่ออกแบบพร้อมสำหรับ Yagi และเสาอากาศอื่น ๆ ที่คุณสามารถหาได้ใน Thingiverse

หากคุณชอบทำเสาอากาศ คุณสามารถลงทุนใน SWR Meter หรือสร้างขึ้นเองได้ มีโครงการออนไลน์ดีๆ มากมายที่จะช่วยให้คุณเข้าใจประสิทธิภาพของเสาอากาศได้ดีขึ้นและเรียนรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปพร้อมๆ กัน

สนุกกับการใช้เสาอากาศของคุณ!