Совмещенные Уда-Яги на одной траверсе 145/436 МГц с хорошими характеристиками

Антенна 145/436 МГц для работы через спутники

Для работы через радиолюбительские спутники AO-27, VO-52, SO-50 и им подобные нужна антенна перекрывающая полосы 145,8... 145,9 мГц (uplink) и 435,2 - 436,8 МГц (downlink). Она может быть относительно небольшой, высокое усиление не требуется.

Желательно, чтобы эта антенна была на одной траверсе и имела бы одинаковую поляризацию в обоих диапазонах. Так же хотелось бы одну точку питания, т.к. современные УКВ трансиверы имеют один антенный вход.

Проблема совмещения двух антенн 146 и 436 МГц в одну конструкцию в том, что это кратные частоты. И элементы антенны 146 МГц резонируют на третьей гармонике в диапазоне 436 МГц, чем сильно портят ДН антенны 436 МГц.

Чтобы избежать взаимного влияния отдельные антенны Уда-Яги 146 и 436 МГц располагают на одной траверсе, но перпендикулярно друг другу. Проблему развязки это решает, но создает другую: перестают совпадать поляризации приема и передачи.

Если совместить Уда-Яги 146 и 436 МГц в одной плоскости, то оптимизацией элементов 436 МГц можно скомпенсировать влияние паразитного резонанса элементов 146 МГц. Но это лишь в том случае, если питать обе антенны по отдельным кабелям (или через диплексор).

Если же попытаться сделать одну общую точку питания (а это можно сделать, используя принцип Opeen Sleeve), то выясниться малоприятная вещь: ДН на 436 Мгц станет очень плохой. Упадет усиление, сильно снизится F/B.

Причина в питании. Вернее в том, что питаемый вибратор 146 МГц сам по себе резонирует и на 436 МГц, отчего по его краям возникают две паразитные полуволны тока. Эти проблемные токи находятся за пределами рефлекторно-директорной структуры Уда-Яги 436 МГц. Поэтому их излучение назад и вверх остается некомпенсированным и портит ДН всей антенны.

Значит нужно что-то с этими токами сделать.

Лучше всего сделать вибратор 146 МГц так, чтоб оне не имел паразитного резонанса на 436 МГц. Но ведь физический резонанс на третьей гармонике никуда деться не может? Деться-то не может. Но при этом он вовсе не обязан быть на частоте втрое большей. Это ведь только у простейшего линейного вибратора третья гармоника почти точно втрое выше по частоте. А если вибратор содержит катушки, то отношение частот третьей и первой гармоники будет меньше 3.

Это означает, что если мы добавим пару небольших катушек в вибратор 146 МГц, то его резонанс третьей гармоники сместится вниз и уже не будет мешать антенне 436 МГц.

Антенна с траверсой 95 см, реализующая этот принцип, приведена в файле SAT436_146_3.gaa (для расчета этого файла и просмотра всех размеров достаточно демо-версии GAL-ANA). На двух следующих рисунках показаны распределение токов и ДН в обоих диапазонах (здесь и длее для свободного пространства).

Диапазон 145,9 МГц
Диапазон 436 МГц

В диапазоне 145,9 МГц это обычная трехэлементная антенна со следующими параметрами в свободном пространстве:

145,9 МГц




В диапазоне 436 МГц это пятиэлементная антенна. Правда не совсем обычная.

Во-первых для хорошего F/B понадобился второй рефлектор сзади (чтобы избежать паразитного возбуждения рефлектора 145,9 МГц). Т.е. второй рефлектор усиления почти не прибавляет и на 436 МГц работают вроде бы всего 4 элемента. Но это не так: как видно на распределении токов (второй рисунок), директор 145,9 МГц ощутимо возбуждается и на 436 МГц. Поэтому антенна работает почти как 5-ти элементная. Усиление 10,3 dBi это подтверждает. Параметры в диапазоне 436 МГц показаны на следующих рисунках.

436 МГц




Конструкция

Все вибраторы антенны выполнены из алюминиевой трубки диаметром 4 мм. Бум сделан из трубы длиной 1,2 м (для самой антенны требуется 95 см, остальное на "хвост" для крепления). Коррекция длины элементов на влияние бума обязательна.

Хотя антенна и достаточно широкополосная (см. диапазонные графики КСВ), погрешность длин элементов не должна превышать 3 мм на 145,9 МГц, и 1 мм на 436 МГц.

Вибратор антенны выполнен так:

  1. Отрезается трубка длиной 64 см + то, что вы насчитали в коррекции бума.
  2. Центральная часть разрезается и крепится через изолятор к буму. Это точка питания. Туда подключается кабель, предварительно сделавший пару витков (развязывающий дроссель).
  3. В дальние края трубки вставляются пластмассовые стерженьки, плотно входящие внутрь на 2...3 см выступающие наружу тоже на 2...3 см.
  4. На выступающие части этих стерженьков плотно насаживаются два отрезка 4 мм алюминиевой трубки длиной по 95 мм, так чтобы образовался изолированный зазор 5 мм между краями механически состыкованных трубок.
  5. Из мягкого тонкого листа алюминия вырезаются две полоски шириной 3 мм и длиной ~ 35 см каждая. Средними частями полосок на оправке 30 мм делается 3 витка с зазором 3 мм между краями соседних витков.
  6. Получившиеся катушки (индуктивностью около 300 нГн каждая) надеваются на места, где вставлены пластиковые стерженьки.
  7. Оставшиеся свободными концы катушек загибаются вокруг трубок как хомутики и закрепляются винтами. Кстати, не пожалейте внимания на то, чтобы эти винты были нержавеющими, а их гайки законтрены шайбами-гроверами, чтобы через несколько лет крепеж не развалился бы в атмосферных условиях.

Описанный выше способ изготовления катушек не догма, а лишь один из возможных вариантов. Вы можете сделать катушки по-своему. Единственное: обеспечьте возможность их подстройки (растяжением-сжатием витков) на антенне.

Настройка

Если все сделано точно, то потребуется лишь подстроить (растягивая-сжимая витки одновременно обеих катушек вибратора) минимум КСВ на 145,9 МГц.

Хороший КСВ на 436 МГц должен получиться автоматически (причем подстройка катушек вибратора на 145,9 МГц на него практически не влияет) Если же КСВ на 436 МГц высоковат, то подстроить его можно slave элементом диапазона 436 МГц (ближайшая к вибратору трубка длиной 319 мм). Для этого концы slave элемента 436 МГц трубки немного пригибают или отгибают от вибратора.


10.02.2012


На главную - Main page