structural-engineering-and-design
دليل الخطوة الأولى لبناء دي يجي أنتينا في البيت
Table of Contents
لماذا بنيت لك ياجي؟
بناء هوائي يجي في ورشتك هو أحد أكثر المشاريع مكافأة يمكن لمحبط الراديو أن يعالجه، سواء كنت تريد سحبه في محطات التلفزيون البعيدة، أو تعزيز نطاقك الإذاعي الهوائي، أو تحسين كسب وصلة بيانات لاسلكية، يقدم ياغي أداء يتفوق في كثير من الأحيان على المتاجرة بالهجوم في جزء من التكلفة.
وجمال الـ(يانغي) المنتشر في النسيج، هو عدد قليل من القصب المعدنية المقطعة بدقة، والتي ترتبط بازدهار مركزي، وبصبر وقياس دقيق، يمكنك تحقيق ربح للأمام يتراوح بين 6 و 10 د.بي ونسبة من المهارة الأمامية إلى الخلف تتجاوز 20 د.ب.
كيف يعمل (ياجي أنتينا)
أولاً، تُظهر شينتارو أودا وتُنشر بواسطة هيديتسوغو ياغي في العشرينات، وتُحقق الهوائيات في ياغي - أودا التوجيه من خلال تجميع العناصر الطفيلية إلى عنصر واحد مدفوع، ويُعد عنصر مُعدّل إلى حد ما وراء العنصر المدفوع، بينما يوضع أمامه عنصر أو أكثر من عناصر الإدارة الأقصر، وتتفاعل هذه القضبان المعدنية مع الموجة الكهرومغناطيسية، مما يعزز الإشارات إلى الأمام.
والعنصر المدفوع هو عادة نصف الموجات الديبول أو الديبول المطوي، والمتصل مباشرة بالخط المغذي، ويعرض المجس، الذي يقطع نحو 5 في المائة أطول من العنصر المدفوع، حالة انطلاقة تؤدي إلى إعادة تشعي الطاقة التي تستعيدها إلى القطب، ويصبح كل مدير، ويقل تدريجيا قياس عامل طوله نحو 3.5 في المائة، ويعمل بشكل إيجابي، ويركز على النطاق الترددي.
(Key Insight:] The Yagi is a narrow-band antenna by nature. Its bandwidth (The frequency range over which VSWR remains below 2:1) typically spans 2-5 of the centre frequency. For wide-band applications like modern digital television, you may need a log-periodic or a multi-pacylement Yagi with carefully optimised.
إن فهم التقارب بين العناصر أمر أساسي، فكل عنصر طفولي ليس معزولا؛ فهو يتفاعل مع الحقول القريبة من العناصر الأخرى، ويحول هذا الانقلاب التردد الصاعد لكل عنصر، وهذا هو السبب في أن نماذج حساب قطر العناصر والمباعدة بين الولادات تنتج نتائج أكثر دقة من مجرد معادلة لسيادة الابهام، وكثيرا ما يقيس البنون المتقدمون تصميماتهم باستخدام أدوات مثل 4 غيلدرات أو MMAN.
اختيار بارامترات التردد والتصميم الخاصة بك
قبل قطع أي معدن، يجب أن تقرر على تردد مركزي مستهدف، وقد يكون التلفزيون ياغي على الوجه الأمثل لقناة واحدة ذات ترددات فوق العالي (مثل 470 ميغاهيرتز)، في حين أن هائيا ذا تردد عال جدا سيستهدف 98 ميغاهرتز.
استخدام أجهزة الحاسوب على الإنترنت
For you have a frequency, use an online Yagi calculator to generate element lengths and spacing. Reliable calculators include the Changpuak Yagi Designer[FL:1], which follows the well-regarded DL6WU longboom formulas, and
ويمكن أن يسجل تصميمكم المختار على الورق، مع ملاحظة طول كل عنصر وفترة المسافات من مركز العناصر المدفوع، وبالنسبة للنقطة الأساسية التي تبلغ ٣ عناصر من نوع الياقية، فإن المخطط النموذجي يضع المعبر 0.15 إلى 0.2 من المحركات الموجية وراء العنصر المدفوع، والمخرج الأول 0.1 إلى 0.15 من المحركات الموجية الأمامية، وبالنسبة لمجموعات أطول تضم أربعة أو أكثر من المديرين، فإن موجات الاستحقاقات اللاحقة تتناقص عادة.
المواد والأدوات المطلوبة
العناصر المعدنية
إن حوض الألمنيوم هو مادة الغليون: فهو عامل للوزن الخفيف، ومقاومة التآكل، ومن السهل مصادره، فقضبان الألومنيوم المستديرة التي تتراوح بين 6 و10 مم (من 1/4 إلى 3/8 بوصة) تعمل جيداً على الترددات العالية جداً والترددات العالية جداً، وبالنسبة لـ (هيجي) فإنكم قد تستخدمون نماذج الصمامات الصخرية السماكية أو حتى مخزونارق.
ويؤثر قطر التوبي على عرض النطاق الترددي للعناصر؛ أما العناصر الأكثر سميكة فتعطي نطاقاً أوسع من الترددات القابلة للاستخدام، وكقاعدة للابهام، ينبغي أن يكون قطر العنصر 0.2 في المائة على الأقل من الأنبوب الموجي للكميات المعقولة من طراز Q. A 12 mm أنابيب عند 145 ميغاهيرتز، فإنه يظل منخفضاً بما فيه الكفاية حيث تكون الأخطاء في التعليم أقل عرضة للعقوبات.
هيكلا الدمج والدعم
إن الازدهار هو العمود الفقري المركزي الذي يحمل جميع العناصر القائمة، وتشمل الخيارات المشتركة ما يلي:
- Square aluminium tubing] (مثل 20 x20 mm with 1.5-2 mm wall fishness) — stiff, conductive, and drillable.
- PVC pipe] — excellent electrical insulator, light weight, and very inexpensive. Best for temporary or portable antennas; UV degradation can be a concern outdoors unless you paint it with a UV-resistant coating. Schedule 40 or 80 PVC offers better rigidity.
- Wooden dowels or fibreglas rods — non-conductive, stiff, and easy to work with. Fibreglas is ideal for permanent installations because it resists moisture and sun damage. A 1-inch diameter fibreglas rod can support a 10-element UHF YaHF.
يجب أن يكون الازدهار طويلاً بما يكفي لاستيعاب عنصرك المختار مباعدة سريعة بالإضافة إلى بعض من المسامير الزائدة للكميات المتصاعدة، بالنسبة لـ (ياغ) ثلاثة عناصر على بعد مترين، يكفي بثّة واحدة من المليار؛ وبالنسبة لـ (ياغي) من عشرة عناصر، قد تحتاج إلى 3-4 أمتار، وتمتد الطفرة إلى ما بعد المدير الأخير بشكل طفيف للسماح بإضافةات في المستقبل.
المكثفات والمرشدين
عندما يكون الازدهار معدنياً، يجب أن تُزيل المُشعّ (عنصر مدفوع) من الازدهار ما لم تصمم عمداً عنصر مُسْتَدَسَب و تستخدم تطابقاً مع المسامير الطفيلية، فالربط الكهربائي المباشر مع ازدهار معدني لا يضر بالأداء لأن مركز كل عنصر لاغيار؛ والعديد من التصميمات التجارية المُصَّبة،
فبؤر الآلات غير الملموسة، والجوز، ومغسلات القفل تقاوم الصدأ وتمنع التحلل في الرياح، ويمكن أن يأوي صندوق بلاستيكي بسيط متحولاً أو مطابقاً في نقطة التغذية، أما بالنسبة للمنشآت الخارجية، فلا يستخدم إلا معدات لا تحمل لطخات بحرية (منعدمة إلى 316) لتجنب التآكل الجاف بين المخروطين والمخروطينيوم.
عناصر الرضاعة والربط
أما أسلاك الساكنة القياسية )RG -58، RG - 213، أو LMR400( فهي متوافقة عالميا، ومتوسط العنصر الذي يقوده الياغي أقل من ٥٠ أوما، وبالتالي فإن هناك حاجة في كثير من الأحيان إلى جهاز مطابق، ويمكن بناء أقل من نصف قطرة كواكس )يسمى أيضا ٤:١ بالون الشوكسي( من نفس الكابلات الضارية.
إذا كنت تفضل طريقة تطابق غير ضريبي، فإنظر إلى تطابق مع ] أو ] T-match .() وتسمح هذه الطريقة بتعديل العصيان عن طريق تضييق حانة أو نقل غطاء على طول العنصر المدفوع.()
الأدوات
جمع هذه قبل البدء:
- Hacksaw or metal-cutting bandsaw
- الشاحنات و المدافع الرملية لدفنها
- جرف مع قطع حادة (قطع من لحم مشوية لبقع)
- قياس الشريط (المعدات الدقيقة للدق الدقيق للمتر الفرعي على نطاقات الموجات الدقيقة)
- حل الحديد (لربطات الكوس)
- مُحلل متعدد المستويات أو هوائي للاختبار
- مستوى الروح والبوصلة للمواءمة النهائية
- مضخات فيرنير لقياسات مقياس دقيق
عملية بناء الخطوة التالية:
1 - قطع العناصر إلى إكست لينغث
وباستخدام ورقة تصميمك، يمكن أن يكون نقطة الوسط لكل قضبان أو أنبوب من الألومنيوم، وقياس طول المركز من الجانبين بحيث يكون العنصر متماثلاً، وقطع كل قضيب بمشارف مخترق، وترك طوله 2-3 ملم للدقة النهائية، وبعد القطع، تُرفع نهايات سلسة لإزالة الحرق التي يمكن أن تسبب خطأً في التكوين الإصطناعي أو إصابة جسدية.
2 - إعداد البوم
و ضع الازدهار على سطح مسطح و علامة على مواقع كل عنصر، و من أجل ازدهار معدني، حفر حفرة تناسب العنصر، أو حفر حفر حفرة مبالغ فيها قليلا إذا ما أدخلت الرؤوس المضغوطة، و من أجل تضخم سائل الفلفل أو النسيج البلاستيكي، وحفر حفرة من خلال فتحات كبيرة بما يكفي للأغراف المتصاعدة التي تُلقي العناصر على الازدهار البلاستيكي
وإذا استخدمنا ازدهار خشبي، فتحات تجريبية حفر، وأفسدنا العناصر مباشرة على مواجهات بلاستيكية مزعومة من قبل لإبقاء المعدن بعيداً عن الخشب - فإن الخشب الرطب يمكن أن يصبح سلوكياً قليلاً، ويزيل الهوائي، ويرسم دائماً أو يغلق الطفرة الخشبية ضد المياه الجارية، أما بالنسبة لتفجيرات الألياف، فيستخدم النسيج الكهربائي لضمان إدخال عنصر مُخ في كل عنصر، ثم يُفسد الاستقرار.
3 - دمج المحرر والمديرين
وابتداء من المفكر، عنصر إعادة التسلح، وضعه على الازدهار وتأمينه بشكل راسخ، ولأن المفكر هو أطول عنصر، فإنه من الأكثر عرضة للضغط؛ وضمان تركيب أجهزة السطو في مركزه الدقيق دون تشويه المعدن، وتركيب كل مدير متسلسل، والتحرك تدريجياً نحو واجهة الازدهار، وضبط البطاقات البلاستيكية ذات التردد العالي جداً، وضبط التردد فوق العالي.
4 - حشد العناصر الدرعية والبلون
ويجب أن يكون العنصر المدفوع مقسماً كهربائياً في المركز إذا كان مصاباً بالبول، وأن يقطع قضيب الديبول إلى النصف، وأن يترك ثغرة تتراوح بين 10 و15 ملم في المركز، وأن يقطع كل نصفها معقوفته بحيث تظل الفجوة مفتوحة وآمنة، وإذا اخترت دوقية مطوية (وهلة مستمرة)، أن تفتح في مركز نقطة التغذية؛ وتضع خطط كثيرة مع نهاية الكولاك مباشرة.
وتُبنى أو تُلحق بالبن في نقطة التغذية، ويُنشأ عن ذلك بُعد مُضَعفَل مُضَعَلَفَة من العجلات المُثلَجة، وخطِّط من البوليثيلين الصلب، وخطِّط من العجلات الرئيسية (الضوءة الفوقية) يُعدّل بمقياساً نصفياً مُثلاً للبطولة الكبلان (0.
5 - ربط خط الضفاف الكواكسي
(ب) أن تُحطّم خط الوصل الرئيسي مع موصل ذو نوعية (PL-259 أو N —- - نوع) أو خنازير قصيرة مع موصل، وأن تستخدم ربطة عنق السلك لتخفيف الضغط عند الازدهار، وتترك حلقة صغيرة من الماء تبتعد عن الاتصال، وإذا كنت تنوي استخدام الهواء الطلق، تُغلق جميع الموصلات ذات الشريط المُعدّل للصوت الذاتي، ويتبع ذلك شريط مُصّدّدّد كهربائي مُ مُصَّد للأجهزةْ(2).
٦ - التفتيش الميكانيكي الأولي
قبل رفع الهوائي، تحقق من كل صومع مع مصارع، وهز الهيكل بلطف: لا ينبغي أن يهز أو يهزأ، ويجب أن تكون العناصر متوازية ومنطلقة نحو الازدهار، ويمكن لعنصر مكتظ أن يرسم نمط الإشعاع ويزيد من الفصائل الجانبية، وأن يستخدم نقطة النجارة أو مجرد رؤية على طول الطفرة من الجبهة للتحقق من الازدهار الأفقي.
7 - جبل الاختبار المؤقت والتوتينغ
طارد الهوائي بشكل مؤقت على الأقل موجة فوق الأرض، متجهة نحو الأفق، وربط جهاز تحليل الهوائي الخاص بك (أو جهاز تحليل VNA مثل نانويفنا) بالخط العريض ومسح نطاقك المستهدف، وفقدان العودة أو VSWR يجب أن يظهرا تناقصاً قرب التصميم الترددي، وإذا كانت أفضل تطابق محركاً أقل من عنصري، فإن عناصرك طويلة جداً
إذا لم تكن تملك محللاً، أي مُعدّل مُبسط أو حتى قراءة الإشارة على جهاز استقبالك يمكن أن تساعدك على بلوغ ذروته، صديق لديه جهاز إرسال متنقل يمكنه أن يساعدك على قياس نسبة الواجهة إلى الخلف بمقارنة قوّة الإشارة من الأمام والخلف، ولأفضل النتائج، إجراء هذه الاختبارات بعيداً عن المباني المعدنية، وخطوط الكهرباء، وعكسها.
التطعيم والوقاية من الاثيرات للاستخدام الدائم
اختيار موقع متصاعد يكون عالياً وواضحاً من العقبات قدر الإمكان، فالسلالات الثلاثية المجهزة، أو شرائح المدخنة، أو الماشية المكرّسة تعمل جيداً، وتستخدم دائماً منحدراً من فوق سطحي ثقيل أو مركباً محمولاً، أو دوارة، إذا احتجت إلى تحويل من بعد، وتتأكد من أن المزرعة مثبتة وفقاً لمدونات كهربائية محلية ومبانية تحمي من البرق.
وتُطبق على جميع عناصر الألمنيوم طبقاً رقيقاً من بقايا الرش الجيري الواضح أو من الطلاء المخصّص يبطئ التآكل دون أن يُحطّم الهوائي، وكل حفرة ومجمعات هو نقطة دخول محتملة للمياه؛ وتُخمّنها بطبقة مطاطية محايدة، وتُثبت أنَّ وسيلة ربط الفُكِّر في الشرائط المائي مُعرّة.
التمرين المتقدم وأجهزة الأداء
وبمجرد أن تكون الهوائي في موقعها الدائم، قد تجد أن الأجسام المعدنية القريبة (اللوحات الحديدية، والأحشاء المعدنية، والأطباق الساتلية) تعطل الصفيفة، وتعيد تسويتها، وعند الاقتضاء، تعديل المخرج المباعدة قليلاً لإعادة التشغيل، ويمكن زيادة تحسين الياغي المصنوعة محلياً بهذه التقنيات:
- Adding directors:] each additional director increases forward gain by about 2-3 dB, but the improvement diminishes beyond 5 -7 directors for a given boom length. You can extend the boom and add directors according to the same calculated spacing.
- Tapered spacing:] Varying the interdirector distances (wider near the driven element, narrower towards the front) can widen bandwidth and improve side-lobe levels, a trick found in many longboom contest antennas.
- Gamma match: ] If you prefer a grounded driven element (connected to the boom), a gamma match allows precise impedance adaptation without disturbingميكانيكي alignment. This requires a small capacitor and a short rod parallel to the driven element, which can be built from aluminium and a bras tube.
- Hairpin match:] A simpler alternative to the gamma match. A short piece of wire or tubing attached across the centre of the driven element (in series with the feed line) can transform the impedance. It is easier to adjust by bending the hairpin.
- Stacking Yagis:] For extreme gain, you can stack two similar Yagis spiritually or horizontally. Each stack adds about 3 dB of gain, but requires precise phasing tooles to ensure equal power division and correct phase.
حالات سوء السلوك والتشويش
وحتى البنايات ذوات الخبرة يواجهن مشاكل، وهنا تكمن أهم المجازفات:
- Incorrect velocity factor:] When making a coaxial balun, miscalculating the velocity factor will shift the phase and destroy impedance matching.
- Feeding without a balun: ] Connecting coax directly to a balanced dipole creates common —mode current on the shield, skewing the pattern and bringing RF into the shack. Even a simple 6turn feroke near the feed point dramatically improves symmetry.
- Boom length vs. wind load:] A light weight boom that flexes in moderate wind causes misalignment element. Use a guy ring or a fisher boom if you experience flutter.
- Water in the coax:] A few drops inside the feedline cause high VSWR and eventually destroy the cable. always use a drip cycle and seal the connector.
- استخدام قطر العنصر الخطأ: ] العناصر العصا توسع نطاق التردد، ولكن أيضا خفض القيد في العنصر المدفوع، وإذا غيرت قطر العنصر، إعادة حساب التصميم باستخدام جهاز حسابي يحسب قطره.
- Insufficient element rigidity:] For large Yagis, directors can vibrate in wind and change resonance. Use fisher wall tubing or add small stiffening rings.
- Omitting a weather seal:] A small gap in the seal can wick water into the coax over months. Use adhesive-lined heatانانانcr on all soldered joints.
استكشاف الموارد المجتمعية والحاسبات
OnFlementa alone in this effort. The amateur radio community has decades of collective experience with homebrew Yagis. Visit the ARL Antenna Resources page for design articles and books such as ARRL Antenoke Book[FL:3]
السلامة والامتثال التنظيمي
وأخيراً، فإن العمل مع الهوائيات في المرتفعات ينطوي على مخاطر، ويستخدم دائماً أداة عند التسلق، ولا يبني أو يختبر أي هوائي بالقرب من خطوط الكهرباء، كما أن حدود التعرض التي تنشرها منظمات مثل المعهد الوطني لبحوث المناخ أو مركز التجارة الحرة ينبغي أن تفحصها إذا ما خططت لتشغيل أكثر من بضع قمائن من الطاقة الكهربائية، وعندما تُستثنى محطات البث الإذاعية الهوائية في الولايات المتحدة، فإن مركز الاتصالات يتطلب تقييماً روتينياً لتعرض أي محطة تتجاوز حدوداً من حيث الحجم البصري().
الأفكار النهائية
إن بناء الهوائي الياجي من نظرية خدش مزودة بحرف يدوية، والارتقاء بسمعة جهاز إعادة إرسال بعيد أو قفل على إشارة تلفزيون رقمية ضعيفة مع هوائي بنيت نفسك، سيكون هائلاً، بدءاً بتصميم ثلاثي الأبعاد بسيط لفرقة الـ2متر أو 70 من طراز سينتر، وتعلم عملية التمرين، وسرعان ما ستحظى بالثقة في التصدي للازدهار الأطول والارتفاع.