Пеленгаторная антенна для Охоты на лис

Пеленгаторная антенна для Охоты на лис - "TWIN-TENNA"
Интерферометры дают четкие пеленги, но им не хватает чувствительности для удаленной работы. Yagi чувствительны, но они обеспечивают относительно широкие пеленги. Этот проект дает антенну, которая объединяет оба на одной стреле, чтобы покрыть оба конца охоты. Это сжатое изложение статьи QST от октября 1998 г. Р. Ф. Жилетта, W9PE.
Хорошая антенна для охоты на лис должна соответствовать ряду критериев:

Небольшой размер.
Усиление для обнаружения слабых сигналов.
Высокая направленность для точного определения местонахождения лисы.
Однако небольшие антенны обычно не обеспечивают и усиления, и направленности. Объединив две антенны, все три требования удовлетворяются таким образом, что получается хороший проект для самостоятельной сборки.
Эта антенна использует ползунковые переключатели для настройки ее как Yagi или одноканального интерферометра. При использовании в качестве интерферометра микросхема GaAs RF переключает FM-приемник между двумя согласованными диполями на звуковой частоте. Чтобы сделать антенну компактной, W9PE использовал шарнирные телескопические штыри в качестве элементов; они складываются и складываются параллельно стреле для хранения.
Yagi — это стандартная трехэлементная конструкция, основанная на расстоянии 0,2-L между директором, ведомым элементом и рефлектором. Она обеспечивает усиление около 7 dBi и отношение вперед-назад более 15 dB. Поскольку в центре каждого элемента используется ползунковый переключатель, а элементы имеют малый диаметр, их резонансные длины отличаются от типичных. В таблице 1 показаны используемые размеры, а на рис. 1 показана Yagi.

Рис. 1 — Фотография Fox-Hunting DF Twin ‘Tenna, настроенной
как горизонтально поляризованная трехэлементная Yagi.
Чтобы убедиться, что излучение от коаксиала не влияет на диаграмму направленности, автор использовал несколько ферритовых бусин в качестве коаксиальных дросселей-симметраторов. Это также предотвращает влияние объектов вблизи коаксиала на показания силы сигнала. Yagi также имеет низкий КСВ; с некалиброванным оборудованием он измерил менее 1,3:1 в большей части 2-метрового диапазона.
Эта Yagi имеет гораздо большее усиление, чем «резиновая уточка», но нам нужна большая направленность для охоты на лис. Вот где вступает в дело интерферометр.

Интерферометр
Чтобы сформировать интерферометр, два конечных элемента преобразуются в диполи, а центральный элемент отключается.

Рис.2 — Схема системы антенн Яги/интерферометра
Когда три переключателя на рис.2 сдвинуты вправо, линия питания приемника переключается с центрального элемента на выход РЧ-переключателя, а конечные элементы подключаются через линии питания к входам РЧ-переключателя. При открытой точке питания Yagi и ведомом элементе, равноудаленном от обеих антенн интерферометра, центральный элемент не должен оказывать никакого влияния на интерферометр. Тем не менее, проще свернуть штыри ведомых элементов и убрать их с дороги, чем беспокоиться о разнесении.
Теперь, если оба коаксиальных кабеля интерферометра имеют одинаковую длину (между антеннами и переключателем), а две антенны находятся на одинаковом расстоянии от передатчика (поперек него), сигналы от обеих антенн будут синфазными. Переключение с одной антенны на другую не повлияет на принимаемый сигнал. Однако, если одна антенна немного ближе к передатчику, чем другая, при переключении антенн возникнет сдвиг фаз.
Когда переключатель антенны находится на звуковой частоте, скажем, 700 Гц, повторяющиеся сдвиги фаз приводят к набору боковых полос 700 Гц. На этом этапе все, что было нужно, — это схема для переключения с одной антенны на другую на звуковой частоте. W9PE выбрал недорогой GaAs-переключатель Mini-Circuits MSWA-2-20, управляемый простым мультивибратором и буфером.
Переключатель GaAs рассчитан на частоту 2,0 ГГц, поэтому эту концепцию переключения можно легко масштабировать на другие любительские диапазоны. Плата пеленгатора должна работать в радиолюбительском диапазоне 440 МГц.
Автор предлагает добавить заземляющую плоскость под радиочастотной частью платы пеленгатора и протестировать ее перед использованием на более высокой частоте. Радиочастотный переключатель управляется набором прямоугольных волн с равной амплитудой и противофазой: 0 В на одном порту управления и от –8 до –12 В на другом. (Mini Circuits не дает точных данных о максимальных напряжениях для этого устройства. В целях безопасности не подавайте на него более 9 В.) Противоположность управляет положением другого переключателя.
В качестве источника питания использовалась батарея на 9 В с заземленным положительным выводом. Это приводит к управляющему сигналу 0 В на радиочастотный переключатель, когда буферный транзистор выключен, и сигналу Vsat (примерно на 0,2 В меньше, чем батарея –9 В: –8,8 В), когда буферный транзистор насыщен. Мультивибратор имеет два выхода, и каждый из них управляет буфером, что приводит к требуемым сигналам управления с равной и противофазной фазой.
Конструкция
Выбрав радиочастотный переключатель Mini-Circuits, W9PE понял, что его небольшой размер лучше всего будет реализован с помощью простой печатной платы. Он изготовил прототипы плат с помощью техники фотокопирования прозрачности. Выключатель питания не использовался, так как 9-вольтовая батарея разъем tery выполняет ту же функцию. Аккумулятор плотно входит в 3/4-дюймовый U-образный канал. W9PE закрыл печатную плату алюминиевой крышкой с пластиковым покрытием, но пластиковая пленка и немного алюминиевой фольги выполняют ту же функцию. Кабельная стяжка закрепит их в U-образном канале.
Вы можете использовать любые телескопические элементы, при условии, что они выдвигаются более чем на 20 дюймов и имеют монтажный штифт достаточной длины для размещения изолированных шайб. В качестве альтернативы штифту они могут иметь концы с резьбой для установки винта для изолированного крепления. Автор приобрел свои элементы на hamfest у указанного поставщика; они также доступны в большинстве магазинов электронных деталей. В настоящее время доступен переключатель Mini-Circuit RF.
Конструкция антенны
На рис. 2 показана схема антенны. На ней показаны все три переключателя в положении Yagi; каждый из них можно сдвинуть вправо для использования интерферометра. Ползунковые переключатели работают довольно хорошо на расстоянии 2 метров. Каждый из элементов крепится к стреле с помощью изолирующих шайб, а полоска медной заготовки соединяет каждый элемент с его ползунковым переключателем. (Вы можете заменить медную оплетку, припойный фитиль, коаксиальный экран или любой короткий проводник с низким сопротивлением и низкой индуктивностью вместо медной заготовки.) Такое коммутационное устройство позволяет вам переключать рефлектор и директор из паразитных элементов (электрически непрерывных) в диполи (центральное питание).
Поскольку элементы телескопические, вы можете настраивать диполи интерферометра на точно равную длину каждый раз, когда вы переключаете конфигурацию антенны с Yagi на интерферометр. Опять же, дроссельные симметрирующие трансформаторы блокируют радиочастоту снаружи коаксиала каждого элемента.
Внимание: не включайте передачу, когда выбран переключатель RF. Передавайте только в конфигурации Yagi.
Мощность RF разрушит переключатель RF Mini-Circuits. Для безопасности заблокируйте функцию передачи. Большинство HT имеют такую возможность. При использовании мобильной радиостанции отключите микрофон. Однако безопасно передавать в конфигурации Yagi, что удобно для переносной работы.

Рис.3 — Детали отверстий стрелы и мачты.
На рис.3 показаны размеры для сверления стандартного алюминиевого U-образного канала 3/4 дюйма для бума и показано, как автор вырезал 1-дюймовую трубу из ПВХ (пластиковый канал) для мачты и стопорного кольца мачты. Эта мачта позволяет устанавливать антенну как для вертикальной, так и для горизонтальной поляризации.
Обязательно проверьте пластиковую трубу, которую вы используете, на предмет ВЧ-потерь. Сделайте это, нагрев образец в микроволновой печи. Поместите образец трубы и стакан воды в печь. (Образец не помещается в стакан с водой; вода не дает микроволновой печи работать без нагрузки.) Доведите воду до кипения, а затем внимательно проверьте температуру образца. Если образец не горячий, его радиочастотные низкие, и пластик можно использовать.
Использование антенны
Начиная поиск, установите антенну Yagi, установив все переключатели в положение Yagi. Поверните все телескопические элементы перпендикулярно стреле и установите длину штырей так, чтобы получить правильную длину элементов, сохраняя при этом симметричность каждого элемента относительно стрелы.
Кабели или стрелу можно пометить делениями с длиной.
Пока сигнал слабый, используйте Yagi. Усиление антенны составляет 7 dBi, но её разрешение по пеленгу составляет всего около 20°. Когда сигнал становится сильнее, используйте интерферометр. Усиление меньше, но его разрешение по пеленгу лучше, чем 1°. Если передатчик "Лисы" начинает перегружать ваш приемник, сложите штыри (в равной степени), чтобы уменьшить усиление, и продолжайте триангуляцию. Рядом с передатчиком следует триангулировать как по горизонтали (азимут), так и по вертикали (возвышение). Антенна работает в обоих направлениях, и передатчик может быть расположен выше или ниже вас.
Альтернатива антенне
В качестве альтернативы телескопическим элементам Джордж Холада, K9GLJ, предложил использовать элементы фиксированной длины с банановыми штекерами, соответствующими банановым гнездам на стреле.
Три пары будут использоваться для Yagi, дополнительная пара управляемых элементов для режима интерферометра и две пары коротких элементов для снижения уровня принимаемого сигнала в случае возникновения перегрузки. Он также предложил использовать стрелу из ПВХ, позволяющую хранить элементы внутри стрелы.
ARRL_Antenna_Book_21st_Edition. 14-24, Chapter 14

Материал перевёл и подготовил - RA3TOX

[ На главную ] [ Пеленгация ]