Вероятно, самой простой вращающейся антенной является двухэлементная Yagi, как в механическом, так и в электрическом плане. Хотя усиление не будет таким высоким, как у больших трёхдиапазонных антенн и подобных, можно добиться полезного усиления, не тратя при этом целое состояние. Ниже представлен «набросок» двухэлементной антенны Yagi.
Коэффициент усиления составляет примерно 5 dBd
Рефлектор и активный элемент имеют немного разные длины; фактически, рефлектор на 5% длиннее активного элемента.
Формулы для расчёта длин элементов приведены ниже:
Активный элемент (футы) = 470/F(МГц) [КВ] : Активный элемент (дюймы) = 5600/F(МГц) [УКВ]
Рефлектор (футы) = 494/F(МГц) [КВ] : Рефлектор (дюймы) = 5880/F(МГц) [УКВ]
Расстояние между элементами может варьироваться от 0,15 до 0,25 длины волны с небольшим изменением коэффициента усиления антенной решетки. Согласно таблицам в «ARRL Antenna Book», 14-е издание, изменение усиления составляет менее 0,5 dB. Изменяется входное сопротивление.
Расстояние будет зависеть от того, как вы хотите запитать антенную решётку. Чем меньше расстояние, тем ниже входное сопротивление. При расстоянии 0,20 длины волны сопротивление составляет около 40 Ом, что приводит к КСВ 1,25:1, а при расстоянии 0,25 длины волны входное сопротивление составляет около 60 Ом, что приводит к КСВ 1,17:1.
Это при прямом подключении 50-омного кабеля. Питание может быть прямым или через балун 1:1, и в обоих случаях будет наблюдаться очень небольшое изменение. (Примечание редактора: путём экстраполяции вы должны получить сопротивление, очень близкое к 50 Ом, если расстояние между рефлектором и активным элементом составляет около 0,225 длины волны. КСВ должен быть близок к 1:1).
Строительство двухэлементной антенны Yagi
Для создания двухэлементной антенны Yagi можно использовать различные методы. Наиболее распространенный заключается в том, чтобы взять отрезок жесткой трубы нужной длины для траверсы и закрепить элементы с помощью хомутов, трубных зажимов, глушительных хомутов или чего-либо подобного.
Траверсой также может служить деревянная или решётчатая конструкция, или даже труба из ПВХ. Главное — механическая прочность. Элементами может быть любой проводящий материал, способный выдерживать собственный вес, или подходящая длина провода или оплётки, поддерживаемая жёстким непроводником.
Одна из очень дешёвых антенн, которая была в публикации, была сделана из отрезков #14 электрического провода, примотанных к бамбуковым шестам. Конечно, автор жил на юге и просто вышел во двор и нарезал свои собственные тростники! Некоторым везёт!
Ниже приведены размеры для некоторых КВ и УКВ диапазонов, а также некоторые «советы» по изготовлению:
Freq. REF. DE. Spacing
14.1 MHz 35.04′ 33.33′ 13.95′ — 17.45′
18.1 MHz 27.29′ 25.97′ 10.87′ — 13.59′
21.2 MHz 23.30′ 22.17′ 9.28′ — 11.60′
24.9 MHz 19.84′ 18.88′ 7.90′ — 9.88′
28.4 MHz 17.39′ 16.55′ 6.93′ — 8.66′
29.3 MHz 16.86′ 16.04′ 6.72′ — 8.40′
50.4 MHz 116.90″ 111.33″ 46.96″ — 58.69″
52.5 MHz 112.00″ 106.66″ 44.99″ — 56.23″
146.0 MHz 40.27″ 38.36″ 16.18″ — 20.22″
223.5 MHz 26.31″ 25.06″ 10.57″ -13.21″
Редакторская заметка: С помощью приведённых выше значений расстояний между элементами можно добиться импеданса, очень близкого к 50 Ом, что обеспечит отличное согласование с коаксиальным кабелем.
Допустим, вам нужна антенна типа «Yagi» для 10 метров. Глядя на приведённую выше таблицу (цифры красным цветом), самый длинный элемент будет чуть меньше 18 футов, а длина траверсы составит примерно от 7 до 8,66 футов. Элементы можно изготовить из алюминиевых трубок (дорого) или из электротехнического канала (EMT), который тяжёлый, но недорогой.
Траверсой может служить отрезок телевизионной мачты, труба для забора из сетки-рабицы или брус 2×4.
Самым дешёвым вариантом будет самый тяжёлый (траверса из 2×4 и элементы из EMT), но общая стоимость будет ниже.
При усилении около 5 dBi и трансивере мощностью 25 Вт (Uniden, Radio Shack и т.п.) это будет эквивалентно использованию усилителя мощностью 75 Вт по цене 0,33 доллара за ватт, а если бы вы использовали 100 Вт, то получили бы эффективные 300 Вт по цене 0,08 доллара за ватт, не считая, конечно, стоимости самого трансивера. Как ни крути, это отличное соотношение цены и качества! (ПРИМЕЧАНИЕ: цены указаны только для сравнения)
Если бы вы захотели сделать «Yagi» для, скажем, 20 метров, «траверсой» могла бы послужить лестница (нет, это не шутка!) или решётчатая конструкция из брусков 2×2 или 2×4. Это было бы ТЯЖЕЛО… но и цена 20-метровых «Yagi» тоже ТЯЖЕЛАЯ. Возможно, имеет смысл сделать траверсу из лестницы и усилить мачту, вместо того чтобы опустошать бюджет.
Для УКВ-антенн «Yagi» траверсой может служить ПВХ-труба, бруски 2×2, телевизионная мачта или что-то ещё. Одно из предложений, опубликованных в журнале «73» некоторое время назад, заключалось в использовании резьбовых элементов, просверливании отверстий в ПВХ-трубе и «болтовом» креплении элементов сквозь стенку трубы. Это обеспечило бы механическую поддержку и изоляцию точки питания одновременно. Для вертикальной поляризации траверсу можно было бы удлинить за рефлектором, а антенну затем установить на конце, чтобы мачта не находилась в поле антенны. Это позволило бы даже боковое крепление антенны на существующей мачте.
Ширина диаграммы направленности двухэлементной «Yagi» составляет около 110 градусов, поэтому наведение не является критичным, однако отношение передней и боковой частей, а также отношение передней и задней частей составляет 10-20 дБ, обеспечивая высокую степень подавления нежелательных сигналов.
Примечание редактора (N4UJW): Много лет назад сам построил 10-метровую версию этой двухэлементной антенны Yagi, используя те же методы, что и в статье, с применением тонких алюминиевых трубок. Она была установлена на короткой мачте высотой около 15-17 футов с вращающимся устройством на земле. Эта антенна оказалась фантастически эффективной, и устанавливались с её помощью контакты по всему миру. Её «части и детали» до сих пор лежат в «куче хлама», как её называют некоторые!
WB2VUO