Table of Contents

3D Printing to Prototip Özel Yagi Anten Bileşenleri Verimli Olarak Etkili Bir Şekilde Kullanın

Yagi antenleri uzun zamandır yön veren radyo iletişimin çalışmalarından, yüksek kazançları ve odaklanmış kiriş kalıpları için ödüllendirildi. amatör radyo operatörlerinden uzak yerlere, yönetmenlerin kesin geometrisi, reflektörler ve tahrik elemanları doğrudan bu süreci yönetirken, kabloların geleneksel prototiplemeleri genellikle alüminyumları, hassas delikler ve kaynaklarını içerir - çarpıcı bir şekilde test eden ve maliyetlerin hızla yayılması ve maliyetlerin artırılmasına olanak sağlar. 3D baskılar bu süreci değiştirir.

Yagi-Uda Anteni: Kısa Bir Genel Bakış

1926 yılında Hidetsugu Yagi ve Shintaro Uda tarafından icat edildi, ön planda biraz daha fazla yansımacı:0)Yagi-Uda anten), her elementin yayılması ve uzunluğu kritik; hatta milimetre büyüklüğüne bağlı olarak, bir elementin şarj edilmesi veya alıcıya bağlı olarak, geçici olarak daha uzun süre boyunca, sabit bir şekilde optimize edilmesi, sabit bir şekilde sabitlenme ve baskı elemanların tamamının hazırlanmasını sağlar.

Yagi için 3D Baskının Avantajları

Anten gelişimi için katkı sağlamak, tasarım döngüsü ilk konseptden alan destekli donanıma kadar bileşik olan zorlayıcı avantajlardan oluşan bir paket sunar.

Hızlı Tasarım

Tam bir dizi anten bileşeni bir gecede yazdırılabilir. Eğer alan testi, yönetmenin 2 mm'ye kadar veya 5 mm'ye kadar uzatılması gerektiğini ortaya çıkarırsa, güncellenmiş CAD modeli, bir sonraki sabah 2 GHz Yagi'de yeni bir dizi parça hazırlanabilir.Bu sıkıştırılmış dönüş - bir performans kısa sürede revize edilmiş fiziksel bir parçaya kadar - tek bir günde bir işlem döngüsü ne kadar daha hızlı bir şekilde azaltılabilir. Örneğin, drone video bağlantıları için 2.4 GHz Yagi'yi geliştirir ve yeni bir dizi sürümde beş tasarım revizyonu sağlayabilir.

Dramatik Maliyet Azaltımı

Alüminyum stokları, özel metal para paraları ve CNC zaman hızla ekliyor. Tipik 3D baskılı Yagi boom ve element sahipleri sadece birkaç dolar değerinde filament tüketebilir, hatta mühendislik-grad materyalleri PETG veya ASA gibi kullanırken bile, bu düşük giriş bariyeri erken aşama çalışmaları için varsayılan hale gelir.

Akranlı Geometrik Özgürlük

Tümleşik element hizalama jigs, snap-fit eklemleri, aerodinamik fuarlar veya dalga-saygı kanalları doğrudan baskıya dahil edilebilir. Bu geometriler, çok eksenli işleme veya ayrıntılı bir montaj gerektirir, ancak olical yönetmenler veya katlanmış bir FDM veya reçine yazıcılar gibi. Örneğin, bir tasarımcı, metal çubukların doğrudan baskıya uygun olarak baskıya yol açan delikleri dahil edebilir.

Malzeme Deneyi

Standart yapısal plastiklerin ötesinde, karbon fiber veya metal tozlarla kaynaşma işlemi, mekanik sertlik, UV direnci ve hatta kısmi iletkenlik sağlar.Dörtülü beton işlemez metal kaplamalar, plastik bir elementi, fonksiyonel bir radiating bileşenine dönüştürebilir, yapısal ve elektrik rolleri arasındaki çizgiyi bulanıklaştırır.Bu agtitude, daha sonra dışsal basınç için PLA'da bir setini test edebilir ve daha sonra dışsal bir şekilde yeniden çalışır ve daha sonra bir karbon-fiber-reinforced PETG'i deneyebilirler - tüm araçlardaki değişiklikler için çok değerlidir.

Malzeme Seçimi ve Dielektrik Tahminleri

Bir Yagi anteni için doğru filamenti seçmek sadece güç meselesi değildir - malzemenin dielektrik sabit ve kaybı doğrudan elektrik davranışını etkiler, özellikle plastik, elementin kendisini veya beslediği bir noktada 3,5 ila 3.5 arasında davranır. - çoğu prototip için, aşağıdaki malzemeler öne çıkar, her biri ayrı ticaret yapan ( ⁇ ) yüksek çözünürlükteyse doğrudan etkiler.

PETG

PETG, sertliğin, UV direncinin sağlam bir dengesi ve baskı kolaylığı sunar. Düşük nem absorpsiyonu (genellikle% 00.3 ağırlık ile ağırlık) 80 °C'ye yakın bir cam geçiş sıcaklığı için uygun hale getirir ve normal bir şekilde 2.8, 2.4 GHz'de) sabit patlamalar ve element parçaları için en popüler seçimdir.

ASA ASA ASA

ABS ile kıyasla üstün hava direnci ile ASA, PETG'den biraz daha düşük bir dielektrik sabiti ile duruyor ve aynı şekilde düşük kaybın da ne kadar düşük olduğu (yaklaşık% 0.2) anlamına geliyor, bu da nem döngüsündeki kalıcı elektrik performansı için ısıtılmış bir ısı direncini sunuyor.

PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA

Baskı yapmak kolay olsa da, PLA'nın düşük ısı defekt ısısı (yaklaşık 55°C) ve zayıf uzun vadeli dayanıklılık limiti, minimum savaş denemeleri ile mükemmel bir şekilde sınırlanabilir ve baskılar yapılır. Birçok tasarımcı ilk geometri kontrolleri için PLA'yı kullanır ve sonra tamamen boyutlandırılmış test parçaları için kullanılabilir.

Davranışlı PLA

Karbon-kara-organize edilmiş PLA, metal kaplama olmadan tipik amatör gruplar için çok düşüktü.Bu, genişleyen uygulamalar için uygun bir metalik yüzey sunuyor, ancak iletkenlik (~15-30 ⁇ cm) aynı zamanda renkli gecikmeler için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Metal-Filled s

Bakır veya bronz dolu PLAs daha yüksek ağırlık ve metalik bir görünüm sunuyor, ancak elektrik iletkenliği sağlam metalin altında kalıyor - genellikle 10) - 3) - 4[DDD[DDDüzücükler) doğrudan RF iletimleri ile karşılaştırıldığında, bu 5.8 × 10[D: 5 ) S/m. daha sonra kozmetik işleme için daha uygun veya ek kütle (örneğin, RF, ağırlıklar) için daha iyi bir baskı sağlar.

Metalleri doğrudan yakın bir alanda bulunan herhangi bir malzeme için, varlığının küçük anteni biraz benzediğini unutmayın; genel değerler, 1-3% frekanslarını frekanslara yol açabilir.

Yüksek Şekil Yagi Parçalar için Tasarım

Başarılı 3D baskılı Yagi bileşenleri mekanik ve RF tasarım ilkelerinin birfüzyonunu talep eder. Aşağıdaki faktörler her CAD modelini yönlendirmelidir, hem baskı hem de elektrik bütünlüğüne dikkat etmelidir.

Boyutlu doğruluk ve hoşgörü

2.4 GHz'de anten performansı, 433 MHz veya herhangi bir grup, yazıcınızın büyüklüğüne bağlı olarak sabit bir şekilde değişebilir. Örneğin, 2.4 GHz direktörü sadece 30 mm uzunluğunda olabilir; 0,5 mm baskı hatası, merkezi frekansı farkedebilir ve 0.0 mm'lik bir varyasyonu azaltılabilir.

Pencerenin Altında İncelenmesi

Yagis havalimanları, buz ve kuş perching ile yüz yüze monte etti. baskı sırasındaki sıvı tüpler veya alüminyum tüpler, yüksek basınçlı zeminler ve betonlar gibi optimize edilebilir - bu verimsiz yüksek basınçlı betonlar için yüksek rüzgarlar eklenmelidir.

Element Isolationtiontiontion

Baskılanan kısım doğrudan metal elementleri desteklerse, parasitik yansımacılara en az elektriksel rezonans malzemeleri kullanın, plastik kesiti kritik noktalarda mümkün olduğunca küçük bir dalgalama olarak tutmalıdır ve 70 cm bandı (432 MHz) için, herhangi bir plastik destek ve mevcut elementin uçları arasında elde edilen 7 cm'lik hava boşlukları anlamına gelir; en azından bir devre dışı bırakmak için, herhangi bir plastik destek ve taşıyıcılar için kapalı bir anahtarlama oluşturmak için.

Termal genişleme

Plastikler, alüminyum veya bakırdan önemli ölçüde daha fazla sözleşmeyi genişletir. Geniş sıcaklık aralıkları için tasarlanmış hassas diziler için, pompalayıcı veya esnek montaj noktalarının, PETG'den yapılan bir patlamanın 10°C ısı değişikliğine göre 0.7-0.8 mm'yi genişletebilir, ancak alüminyum bir element sadece 0.23 mm'lik bir hacimle sabit bir şekilde genişletir ve ısı döngüleri, baskılanmış elementlerin uzunluğuna veya çatlaklarla ilgili 70 °C'ye yakın olan delikler kullanarak, yüksek çözünürlükte bir hıza sahip olan bir boru hattını seçebilir.

Moisture Abhidr

Birçok filament, özellikle de naylon ve bazı PETG karışımları, kuru kutularda atmosferik bir nem absorbe eder ve kullanımdan önce filamentleri baskılayabilir. yüksek frekanslı antenler için (above 1 GHz),% 0.1 bile içerik, dielektrik sabit measurably ve kaybolabilir. Dükkan filamentini kuru kutularda ve eğer baskı yapmadan önce, baskı yapmadan önce, yüksek frekanslı bir sprey-on akrilik kaplama ile düşünün.

Bas Yagis için Mechanisms

Yönelmiş elementin besleme noktası genellikle basılı bileşenlerle entegre etmek için en zorlu kısımdır. Yagi antenleri için Ortak besleme yöntemleri, kumar maçı, T-match ve katlanmış dipole içerir.Her biri baskılı bir yapıya adapte edilebilir.

Gamma Maç

Spam maçı Yagis için popüler bir seçimdir çünkü akustik kablo ve kumar makinesi içeren bir set için basit bir dengesiz dolum makinesi sağlar.3DDDDalk maç tam olarak konumlanmış bir kumar çubuğu ve bir kapasitör ayarlama çubuğunu içerebilir.Bir kanala sahip bir kanalla kumar makinesi ve bir çubuk çubuğunu yazdırır (kopi veya pirinç) Özel bir çubukla yazdırır.

Kated Dipole

Katlı bir dipole daha yüksek bir giriş engelleyicisi (yaklaşık 300 ULL) sunar ve doğrudan 4:1 balun ile 75 ULL veya 50 ULL sistemler için bağlantı kurabilir.Dörtlü bir dipol tamamen iletken plastiktir, ancak verimsiz; bunun yerine, bir destek çerçevesi yazdırın ve onu birden çok prototiple kapatabilirsiniz. Bazı baskı şekilleri tam olarak: sonlu iki paralel tel ve kısa çubuk uçlarda tekrarlanabilir geometriyi tanımlar.

Half-Wave Dipole with Balun

50 ULL'de operasyon için, bir yarı dalga dipol merkezi-bir eş eksenli kablo ile beslenebilir, yem hattında ortak mod akımları önlemek için bir balun.Sahpın, bir kanala koax ve isteğe bağlı olarak bir ferrite çekirdeği sağlayarak yazdırılabilir.

Simülasyon-Driven Development Workflow

3D baskı elektromanyetik simülasyon ile birlikte, deneme ve hataya güvenmek yerine, her basılı prototip, simülasyonlu bir tasarıma doğrudan fiziksel bir temsildir. Aşağıdaki iş akışı en yüksek verimlilik sağlar.

  1. [FONT=0]Parametrik CAD Modeling:[Dönetici: FreeCAD, Fusion 360 veya OpenSCAD, tüm Yagi boyutlarının (element uzunlukları, spacings, çubuk çapı, boks yükseklik) değişkenleri değiştirerek herhangi bir frekansa yol açıyor.
  2. [[Düzücü Simülasyonu: [Dönetici: [Dönetici: 0,4nec2 veya HFSS., elementlerin 0.1 dalgalar içinde olup olmadığının dielektrik oranını içerir. Hem de normal anteni hem de baskılı element uzunluğuna doğrultmak için kullanılan anteni kullanın. Hedef kazanç ve ön-gerilemeler için dielektrik oranını destekler ve 50 {{'ye kadar yakın tutar.
  3. [FONT:0)Slicing ve Print Hazırlık:[Dönetici:[Dönetici:0)Köpektifler için en az 3 tane duvar hattı, Z-seam hizasını en iyi şekilde elde etmek için dikey olarak monte edin.
  4. [[Düzücüler: 0,0|Sekiz,|Dönergeler, s.tr|s.tr|s.com|s.com|s.com|s.com/tr|s.tr|s.com/tr|s/tr|s/tr|s.))))))))))))))))|Katılımlar ile eleştirel boyutları kontrol etmek için, bu geri dönüşleri kontrol etmek için, kopyalanan jigs kullanarak kontrol etmek için simülasyona geri kayıt altına almak.
  5. [FONT=0)Network Analyzer Test:[Dönetici:[Dönetici:0)[0] Bir vektör ağı analiz cihazı (VNA) ile S11'yi ölçmek ve uyarıyı kullanarak ölçümlemek için NanoVNA'nın her bir iterasyonunu VNA'nın TDR işlevinden elde etmek.
  6. [[Dönetici:0)Field Test:[Dönetici:[Dönder:0)Field Test:[Döntgen:[Dönder:0)) Gerçek bir sinyal kaynağı ile elde edilen kazanç ve desen. Basit iki-antenna yöntemi kullanarak referans dipolasyonu elde edebilirsiniz. Record front-to-back oranı ile anten 180 derece geri dönüş ve sinyal farkı.

Post-Processing: Plastik Elements üzerinde Metalik Davranışlar

Plastik elementlerin RF mevcut olması gereken uygulamalar için, birkaç post-işlem tekniği iletken boşluğu köprüleyebilir. Seçim frekans, bütçe ve mevcut ekipmana bağlıdır.

Copper veya Nickel Electroplating

Bir iletken tohum katmanı (bu yöntemi kullanarak grafik veya kimyasal olarak depolanmış bakır), parçalar bakır sulfate veya nikel banyoya dikkat edebilir. Bu, yüksek iletkenlik ile sürekli metal kabuk sağlar. Birçok yapımcı bu yöntemi kullanarak başarılı 2.4 GHz Yagi elementleri rapor etti, 0,5 dB'ye kadar sağlam bakır eşdeğerleri elde edebilir.

Kalıcı Paint

Silver- veya bakır yüklenmiş boyalar plastik üzerine fırçalanabilir veya püskürtülebilir. Birden fazla direnç katı metalden daha yüksek olsa da, VHF ve AMD frekanslarında, cilt derinliğinin o kadar ince olması gerekir ki, tipik 30 cm bir element için bile.Perstekt boyamak kritik; doğrusal olmayan boyalar için iyi çalışır.

Copper Bant ve ölçümler

Düşük teknoloji ancak etkili bir yaklaşım, sabit bakır kasetiyle basılı plastik elementleri sarmak, sabit denizleri elektrik sürekliliğini korumak için çakıştırmak için genişletilir.Bu yöntem özellikle de iki metre grubu için uygun bir şekilde yapılır.Bu yöntem, hızın kozmetik görünümünden daha kolay ve yeniden yapılandırılması sağlar.Ayrıca arka plandaki HTML direnci kaldırmak veya yeniden yapılandırılabilir.

Vakum Metalizasyon

Gerçekten profesyonel sonuçlar için, alüminyum veya gümüş vakumlama baskılı parçalara uygulanabilir.Bu tür hizmetler, cilt etkisinin sürekli, kusursuz bir tabaka gerektirdiği kalıcı yüklemeler veya yüksek frekanslı tasarımlar için idealdir. Süreç aynı zamanda küçük bir metalle birlikte karmaşık 3D şekiller de uygulanabilir, iletkenlik neredeyse 5 GHz üzerinde çalışırken, metalizasyon genellikle sadece güvenilir bir şekilde işlem görür.

Posta işleme seçenekleri değerlendirildiğinde, antenin amaçlanan frekansı düşünün. 144 MHz'de, biraz dirençli bir element hala iyi performans gösterebilir; 5.8, cilt etkisi yüksek derecede iletken, pürüzsüz bir yüzey, elektroplating veya vakum metalizasyon yapmak daha sağlam bir seçim.Her zaman DC direnişin sonu için - kabul edilebilir bir verimlilik için 1 ohm altında iyi olmalıdır. Ayrıca kaplamanın adlarını test etmek için basit bir kaset testi gerektirir.

Gelişmiş Teknikler: Olasılıkları Genişletmek

Temel yapısal parçaların ötesinde, 3D baskı Yagi anten tasarımını yeni bölgeye itiyor. Araştırmacılar RF-grad filamentleri kontrollü izinli geçişler kullanarak, antenleri tümünde metal gerektiren bir şekilde ürettiler.Bu dielektrik-sadece Yagis, seramik dolu PLA ( ⁇ )r).

Çok-mal yazıcılar tek bir inşada malzeme depolayabilir, doğrudan bir dielektrik patlaması içinde aktif elementler üretebilir - çift-ex Attack with behaviorive PLA and PETG, tasarımcılar tüm Yagi antenlerini entegre yem hatlarıyla yazdırır, mekanik konektörleri ortadan kaldırırlar. İki malzeme arasındaki arayüz delaminasyondan kaçınmak için dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir, ancak modern yazıcılar ısıtmalı odalar ve gelişmiş geri çekilme ayarlarının tutarlı sonuçlar elde eder.En iyi RF performansı için, tüm bir per-katlı fanı kullanın.

Patlamanın kendisi yüksek güçle aktarılan uygulamalar veya gömülü helical eklemeler için ayarlanabilir element spacing için entegre edilebilir. Bazı hobiler taşınabilir işletim için yuvarlanmalara izin vermek için dahili kaburgalar ile birlikte, elementler arasında doğrudan bağımlılıklar oluşturmak için, başka bir gelişmiş teknik, Yagi kullanarak esnek bir şekilde baskı yapmak, antenin hem taşınabilir bir operasyon için yuvarlanmasına izin vermek hem de sonra tekrar tekrar tekrar tekrar tekrar çizilmesine izin vermek - alan-işmanlar için ideal bir dalga kılavuzunu oluşturmak için. Ekstra kullanım için, tasarımcılar 3D baskılı paraboğa yansımaları bir araya getirdiler.

Davranışçı filamentler geliştiriliyor ve çok fazla sayıdaki makine daha erişilebilir hale geliyor, dijital model ve işlevsel RF donanım arasındaki çizgi bulanıklaşmaya devam edecektir.For those interested in push limits, open-source project like theİLFLT:0}Parametrik Yagi Jeneratör on Thingiverse. Ayrıca, [[ŞUygunluk:2)[Döneticileri zorlamak için ücretsiz bir kaynaktır.

Pratik Vaka Çalışması: 70 cm Band Yagi

İş akışını göstermek için, literatürden optimize edilmiş bir desen göz önüne alındığında, 3 mm duvar ve% 15 gyroid kullanılarak toplam 3 mm'lik bir tasarıma eklenmiş ve bakır çubukla optimize edilmiş bir desene uygun olarak yeniden ölçeklendikten sonra, bakır banyo ile birlikte, toplam 3 mm duvar ve 0.1 mm'lik standart tasarımda 1 mm'lik toplam CAD'de toplam ölçümler ile yazdırıldı.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

3D baskı zaten kendi kendini Yagi anteni prototipleme, kesme maliyetleri, kesintiye yol açan zamanları ve deneyi teşvik eden geometrik izin verme yöntemlerinin, her iki mekanik ve elektromanyetik kısıtlamalarla tasarım yaparak, herhangi bir eğimli bir iş akışına sahip olmak için yapılandırın, mühendisler artık basit bir masaüstü tasarımın geliştirilmesi ve çok boyutlu bir şekilde kullanılmasının daha erişilebilir hale getirilmesini sağlarlar.