Портативныая Helix-антенна на 435 МГц
Спиральные антенны для 435 МГц являются отличными антеннами восходящей линии связи для спутников в режиме B. Истинная круговая поляризация, обеспечиваемая спиралью, минимизирует «спиновое замирание» сигнала, которое так преобладает в этих операциях. Антенна, показанная на рис. 1, удовлетворяет потребность в эффективной портативной антенне восходящей линии связи для работы OSCAR. Быстрая сборка и разборка, а также малый вес являются одними из преимуществ этой решетки. Эта антенна была разработана Джимом Маккимом, W0CY.Как упоминалось ранее, спираль является наиболее терпимой из всех антенн с точки зрения размеров. Однако размеры, указанные здесь, следует соблюдать как можно точнее. Большинство указанных материалов доступны в любом хорошо снабженном хозяйственном магазине «сделай сам» или строительном магазине. Материалы, необходимые для изготовления портативной спирали, перечислены в Таблице 3.
Рис. 1. Портативная спираль 435 МГц, собранная и готовая к работе. (фото W0CY)Таблица 3. Список деталей для портативной спирали 435 МГц
Портативная спираль состоит из восьми витков мягкой медной трубки диаметром 1/4 дюйма, расположенных вокруг 1-дюймовой стекловолоконной трубки или кленового штифта длиной 4 фута 7 дюймов. Излишки алюминиевой оболочки Hardline можно использовать вместо медной трубки, если необходимо. Витки спирали поддерживаются 5-дюймовыми отрезками кленового штифта 1/4 дюйма, которые монтируются через 1-дюймовый стержень в центре антенны.
На рис. 2A показаны общие размеры антенны. Каждый из этих опорных штифтов имеет V-образную выемку на конце для размещения трубки (см. рис. 2B).
На A показана компоновка портативной спирали 435 МГц. Расстояние между первым 5-дюймовым штифтом поддержки обмотки и заземляющей плоскостью составляет 1/2 дюйма; все остальные штифты расположены на расстоянии 3 дюймов друг от друга. На B — деталь вырезания штифтов поддержки обмотки для установки трубки. Как указано, просверлите отверстие диаметром 1/16 дюйма под вырезом для куска небольшой проволоки, чтобы удерживать трубку на месте.
Рис. 2Стержень в центре антенны заканчивается на конце точки питания 4-футовым куском оцинкованной стальной трубы с внутренним диаметром 1 дюйм. Труба служит противовесом для более тяжелого конца антенны (со спиральной обмоткой). Материал 1-дюймового стержня, который находится внутри спирали, должен быть непроводящим. Вблизи точки соединения непроводящего стержня и стальной трубы в качестве отражающего экрана используется кусок алюминиевого экрана или металлической ткани.
Если у вас возникли проблемы с поиском мягкой медной трубки 1/4 дюйма, попробуйте обратиться в компанию, торгующую холодильным оборудованием. Перфорированную алюминиевую сетку можно легко разрезать ножницами по металлу. Этот материал обычно поставляется в листах размером 30 X 30 дюймов, что делает этот размер удобным для экрана отражателя. Оцинкованная ткань для оборудования толщиной 1/4 дюйма или медная сетка также могут использоваться для экрана, но алюминий легче и с ним проще работать.
Алюминиевый лист толщиной 1/8 дюйма используется в качестве опорной пластины для спирали и экрана отражателя. Излишки панелей стоек являются хорошим источником этого материала. На рис. 3 показана компоновка этой пластины.
Круглая деталь представляет собой кусок алюминиевого листа диаметром 10 дюймов и толщиной 1 /8 дюйма. (Вместо этого можно использовать квадратную пластину.) Три угловых кронштейна 2 x 3/4 дюйма прикручены болтами через эту пластину к задней стороне экрана отражателя для поддержки экрана на трубе. Гнездовой разъем шасси типа N установлен в пластине в четырех дюймах от центрального отверстия диаметром 1 дюйм.
Рис. 3 — Сборка опоры заземления и точки питания.На рис. 4 показано, как алюминиевый швеллер используется для поддержки экрана отражателя. (Алюминиевые трубки также хорошо подходят для этого. Выброшенные телевизионные антенны обеспечивают достаточно этого материала, если нет запаса канала.) Экран монтируется на нижней части 10-дюймовой алюминиевой центральной пластины.
В этой версии антенны три угловых кронштейна рис. 4 заменены излишком алюминиевого фланца. (Фото W0CY)
Рис. 4 — Метод усиления экрана рефлектора алюминиевым швеллером.Центральная пластина, экран отражателя и канальный ствол соединены между собой с помощью пластинчатых деталей или заклепок. Эта опорная конструкция очень прочная.
Стекловолоконная трубка — лучший выбор для материала центрального стержня. Можно использовать кленовый штифт, но он, как правило, не доступен длиной более 3 футов. Если необходимо использовать клен, штифты можно соединить вместе, просверлив отверстия в центре каждого конца и вставив в один из них короткий отрезок меньшего штифта. Один из больших концов штифта должен быть надрезан, а конец другого обрезан в форме долота, чтобы они подходили друг другу. Затем маленький штифт можно приклеить эпоксидной смолой к обоим концам, когда они будут установлены вместе. На рис. 5 показан этот метод соединения штифтов. Стык в штифтах должен располагаться как можно дальше от центральной пластины, чтобы минимизировать нагрузку на соединение.
Один штифт надрезается, а другой обрезается в форме клина, чтобы вписаться в надрез. Перед тем как это сделать, оба конца просверливаются для установки небольшого куска штифта (1/4 дюйма), который вклеивается в один из концов. Большие штифты должны быть защищены от атмосферных воздействий перед соединением.
Рис. 5. Крупный план метода соединения штифтов.Установите разъем типа N на нижнюю часть центральной пластины с помощью соответствующих крепежных элементов. Центральный штифт должен быть достаточно открытым, чтобы к нему можно было припаять сплющенный конец медной трубки. После того, как конец трубки будет сплющен, облудите его, чтобы в него не попала влага. Если спираль должна быть съемной с экрана заземленной плоскости, не припаивайте медную трубку к разъему. Вместо этого подготовьте небольшой блок латуни, просверлите и нарежьте резьбу с одной стороны для винта № 6-32. Просверлите еще одно отверстие в латунном блоке, чтобы принять центральный штифт разъема типа N, и припаяйте это соединение. Теперь соединение со спиралью медной трубки можно выполнить в полевых условиях с помощью винта № 6-32 вместо паяльника.
См. рис. 50A. Просверлите стекловолоконный или кленовый стержень в указанных местах, чтобы принять 5-дюймовые длины 1/2-дюймового штифта. (Если используется кленовый штифт, древесина должна быть защищена от атмосферных воздействий, как описано ниже, перед сверлением.) Просверлите отверстие 1/16 дюйма около выемки каждого 5-дюймового штифта, чтобы принять кусок голой медной проволоки № 22. (Проволока используется для удержания медной трубки на месте в выемке.) Отшлифуйте концы 5-дюймовых штифтов, чтобы клей хорошо прилип, и закрепите их эпоксидной смолой в главном опорном стержне.
Начните наматывать трубку по часовой стрелке от конца экрана отражателя. Сначала просверлите отверстие в сплющенном конце трубки, чтобы надеть на центральный штифт разъема типа N. Припаяйте его к разъему или вставьте винт в латунный блок, описанный ранее. Осторожно продолжайте сгибать трубку в круговой обмотке от одной опоры к другой.
На рис. 6 показано, как первая половина витка спиральной трубки должна располагаться примерно на 1/4 дюйма выше узла отражателя. Важно сохранять это расстояние, так как для согласования импеданса требуется дополнительная емкость между трубкой и землей.
Первая половина оборота спирали должна находиться на расстоянии от 1/4 до 1/2 дюйма над экраном заземления во время намотки. Высота над экраном регулируется для оптимального соответствия линии передачи 52 Ом после завершения антенны.
Рис.6 — Вид сбоку узла точки питания спирали.Вставьте кусок медной проволоки #22 в отверстие в каждой опоре по мере продвижения. Обмотайте провод вокруг трубки и опорного штифта. Припаяйте провод к трубке и к себе, чтобы трубка оставалась в пазах. Продолжайте таким образом, пока не будут намотаны все восемь витков. После намотки спирали сожмите дальний конец трубки и запаяйте его.
Защита древесины от атмосферных воздействий
Несколько слов о подготовке кленового штифта. Деревянные детали должны быть защищены от атмосферных воздействий, чтобы обеспечить долгий срок службы. Хороший способ защиты древесины — прокипятить ее в парафине в течение примерно получаса. Все отверстия, которые необходимо просверлить в деревянных деталях, следует сверлить после нанесения парафина, так как эпоксидная смола плохо прилипает к дереву после покрытия его парафином. Маленькие штифты можно прокипятить в кастрюле. Здесь следует проявлять осторожность — древесина может обгореть, если парафин будет слишком горячим. Парафин продается для консервирования в большинстве продуктовых магазинов.
Центральный кленовый штифт слишком длинный, чтобы положить его в кастрюлю для кипячения. Для нагрева длинного штифта можно использовать фен, а затем натереть его парафином. Снова нагрейте древесину, чтобы пропитать поверхность парафином. Этот процесс следует повторить несколько раз, чтобы обеспечить надлежащую защиту от атмосферных воздействий. Деревянные детали также можно защитить тремя или четырьмя слоями лака для шпата. Каждому слою необходимо дать полностью высохнуть перед нанесением следующего слоя.
Стекловолоконная трубка или деревянный штифт должны плотно прилегать к стальной трубе. Штифт можно отшлифовать или обточить до нужного диаметра на токарном станке. Если используется стекловолокно, его можно соединить с трубой с помощью куска деревянного штифта, который плотно прилегает к трубе и трубке. Эпоксидной смолой замажьте штифт в трубе для постоянного соединения.
Просверлите два отверстия в трубе и штифте и скрепите их болтами. Труба обеспечивает прочное крепление стрелы ротатора, а также большую часть веса, необходимого для уравновешивания антенны. Дополнительный вес можно добавить к трубе, если сборка «тяжелая спереди». (Отрежьте часть трубы, если баланс смещен в другую сторону.)
В этой конфигурации спираль имеет номинальное сопротивление около 105 Ом. Изменяя расстояние между первым полуоборотом трубки, можно добиться хорошего соответствия 52-омному коаксиальному кабелю. Если КСВ не может быть снижен ниже примерно 1,5:1, можно добавить 6-дюймовый медный фартук к первому полувитку спирали, как показано на рис. 7.
Если соответствие антенне не может быть достигнуто только с помощью трубки, 6-дюймовый кусок медного материала для фартука можно припаять к нижней части первого витка спирали, начиная очень близко к точке подачи. Затем расстояние можно отрегулировать для лучшего соответствия, как описано в тексте. Когда будет найдено подходящее расстояние, прикрепите тефлоновые или полистирольные блоки между экраном и обмоткой с помощью силиконового герметика, чтобы сохранить расстояние.
Рис. 7. - Медный фартук к первому полувитку спиралиФартук следует добавлять как можно ближе к разъему коаксиального кабеля. Когда расстояние для первого полуоборота будет установлено, чтобы обеспечить хорошее соответствие, добавьте между трубкой и узлом отражателя куски полистирольного или тефлонового стержня, чтобы сохранить расстояние. Их можно закрепить на узле отражателя с помощью силиконового герметика. Обязательно загерметизируйте разъем типа N тем же материалом.
Литература:
1. Antenna Systems for Space Communications 19-33
2. Kraus, Antennas, McGraw-Hill Book CQ, 1950, chapter 7.
3. The ARRL Antenna Book, 13 th edition, pp. 260-263.
4. Troetchel, " Quadhelix Antenna for the I215-Me. Band," QST, August 1963. p. 36.
5. Kraus, "A 50-Ohm Input Impedance for Helical Beam Antennas." IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol. AP-25, No. 6, November 1977, p. 913.
Материал подготовил - RA3TOX
Январь 2026
[ На главную ] [ Антенны ]
