Yagi Anteni Tasarımı: Neden Element Lengths Matter

A Yagi-Uda anteni, radyo enerjisini bir yönde yoğunlaştıran paralel elementlerin bir yönüdür, ancak arkadan gelen sinyalleri reddederken, tasarım üç tür element kullanır: arsa (Dönetici)[Dönetici)[Dönetici)[Döneticileri birbirine bağlı olarak, doğru uzunlukta bir anten ile ilişkilendirir.

Yönelmiş element doğrudan verici veya alıcınıza bağlı olan tek bileşendir.Koruman, tahrik elemanından daha uzun kesti, iki metre bandındaki 1 mm hatasının neden birkaç megahertz tarafından yeniden yönlendirilebileceğini açıklıyor.

Bu kılavuz, ses telini, iletken kalınlık ve bom malzemeleri için muhasebeyi ve sistematik bir ayar süreci takip etmeyi gerektirir. Bu kılavuz her adımla yürür, temel hesaplamalardan nihai alan ayarına kadar.

Wavelong ile başlayın

Tüm Yagi element uzunluğu, hedef frekansınızda ücretsiz uzay dalgalarının bir kısmıdır. temel ilişki:

[0] ⁇ (metreler) = 300 / f (MHz)).

Sürekli 300, saniyede milyonlarca metre ışık hızından geliyor. - 0.2 amatör grup merkezi 145 MHz'de:

[0] ⁇ = 300 / 145 ⁇ 2.069 metre).

435 MHz'de 70 cm için: ⁇ = 300 / 435 ⁇ 0.690 m. 915 MHz ISM-band anteni ⁇ ⁇ 0.328 m. Her zaman üzerinde çalışmak istediğiniz tam merkezi frekansı kullanın, çünkü %1 frekansı değişir.

Velocity Faktörünün Gerçekliği

Free-space dalga bir vakum varsayıyor. Havada fark edilemez, ancak elementler boş malzemelerden veya kaplandığında, havadaki etkili elektrik uzunluğu değişiklikleri. Bare alüminyum çubuklar en öngörülebilir tel veya dielektrik kaplamaları kullanıyorsanız, 0.95'den 0.98'e kadar geçiş yapmak gerekir - fiziksel elementlerin ücretsiz uzay hesaplamalarından daha kısa olması gerekir.

Metal boomler ek etkiler yaratır. elementler yalıtım olmadan metal bir bomdan geçerken, boks her elemente yük olarak hareket eder, elektrik uzunluğuna kısaltır. Birçok inşaatçı, 0,5 ila 1 mm per milimetrelik bir bom uzunluğuna kadar bir patlama düzeltme ekler. 25 mm kare bom, her elementi kırmadan önce 10-15 mm eklemek gerekebilir.

Driven Elementini Hesaplamak

Yönelmiş element yarı dalga dipol gibi davranır. Ücretsiz alanda, bir rezonans dipol önlemleri 0,5 ⁇ , ancak iletken kalınlık ve son etkiler gibi gerçek dünya faktörleri bunu kısar. pratik formül, basit bir alüminyum için bir hız faktörü k, tipik olarak 0.95 kullanır:

[0]Driven Element Uzunluk = 0,5 × ⁇ × k[DÜT 1: 1)

metrede, geleneksel formül L = 142.5 / f (MHz), zaten 145 MHz'de son etkiler için hesaplar:

[0]L = 142.5 / 145 ⁇ 0.983 m, toplam = 1.966 m).

Yönelmiş element basit bir dipol olabilir, bir katlanmış dipol (ilk önce şarj edilen elementi ölçmek için 300 ULL'ye kadar bir araya gelmek için) veya bir kumar-kuşaklı dipolü kullanarak aynı yarım dalga formülü kullanabilir, ancak eşleşen boşlukları ayarlar.

Element Çapı Etkileri

En düşük Q ve geniş bant genişliğini azaltırlar, ancak aynı zamanda 12 mm alüminyum borudan yapılan 145 MHz dipol, 1.97 metre yerine 1.92 metre ölçülebilir. bant genişliği artışı ekstra hesaplama çabaya değer - 12 mm elementli bir Yagi 3 mm ile inşa edilmiş bir frekans aralığına kapılabilir.

Programlar:0)EZNEC[DÜT:1) ve [[Dönetici:2) .Üyesel düzeltmeler otomatik olarak dahildir. ARRL tasarım kaynakları sunar ve online jeneratörler gibi.K4HCG Yagi Tasarımcısı) hızlı bir başlangıç boyutları verir.

Yananları ayarlama

Kombine edilen elementin arkasında oturur, 3–5% daha uzun süre kesilir. ince tel için, yaklaşık 0,503 ⁇ 'de 0,51 ⁇ 'ye başlayın.

  • 0,5 $
  • 0,510 ⁇ = 1.055 metre
  • 0,520 ⁇ = 1.076 metre

Kombine ve tahrik elemanı arasındaki Spacing tipik olarak 0.15 ⁇ 'den 0.2 ⁇ 'ye kadar uzanır. Closer spacing asansörleri engellenmiş ve yüklemeyi artırır; daha geniş çaplı etkileşimler, ön geri yükleme oranını izleyen süre boyunca uyum sağlar - çoğu inşaatçılar 1-2 mm artacaktır.

Ortak bir hata, yansımaları çok uzun yapıyor, bu da ön geri dönüşleri daha düşük frekansta daralır ve ileri bir kazanç elde eder.Bir ikinci yönetmen gibi çok kısa eylemler, bir metal patlaması ve temelleştirilmiş elementlerle, boğma düzeltmesini ekler: 2 mm adımta çıkın ve ön geri dönüş oranını kaydeder.

Tuning Yönetmenleri

Müdürler tahrik elemanından daha kısa kesilir. Tipik bir başlangıç dizisi:

  • [FONT:0) Müdür 1: [DÜDÜT:1) 0,55 ⁇ ( 145 MHz için: 0.941 metre)
  • [0]Yönetici 2: [Dönem: 0,4,4,0)
  • [FONT:0)Yönetici 3:[Dönem: 0,00 $)
  • [FONT=0)Yönetici 4: [Dönem: 0,4,0)

Bu değerler, bir metal patlaması üzerinde bir iletken, eğer elektriksel olarak daha uzun bir süre boks kapasitesi nedeniyle davranır: her 0.02 ⁇ ovuşturma düzeltmesi için. Simülasyon yazılımı bu otomatik olarak çalışır.

Yönetmen ayar, yansımadan daha fazlasıdır - geniş bir şekilde zirve kazanır - ancak hedef frekansınızın üzerinde en az hareket ederse, yönetmenin çok kısa olması, tahrik elemanının yeniden yönlendirilmesi ve VSWR'nin tüm yönetmenleri hesapladı: yansımacıyı ekleyin, sonra sadece ilk yönetmeni açın ve her şeyi en üst düzeye getireceğini unutmayın.

Spacing ve Etkileri

Yalnız sadece element uzunluğu performans garanti etmez. Spacing eşit derecede kritik:

  • Yanlı elemanlara: 0.15 ⁇ to 0.2 ⁇
  • İlk yönetmene Driven element: 0.1 ⁇ to 0.2 ⁇
  • Yönetmen: 0.15 ⁇ to 0.25 ⁇

Wider spacing, bom uzunluğunu arttırır ve yan lobların pahasına biraz daha yüksek kazanç sağlar. Narrower hafifçe rüzgar yükleme azaltır ancak dar bant genişliği ve gereksiz yere düşebilir.

Spacing ayrıca giriş engelleyicisini etkiler.Eğer Yagi iyi bir VSWR dip gösterir ancak 50 GU'dan uzak bir yem noktası, yansımayı ilk olarak yoğunlaştırır ve bu spacing daha düşük etkiler gösterir. Director spacing ikincil etkiler ama iyileştirici bir bant genişliğine yardımcı olur.GSWR minicikme değişiklikleri gerektirir - VSWR minim için en değerli bir yapı çoğaltma için.

Pratik Yapı İş Akışı

Bu iş akışı ev yapımı inşaatçılar için güvenilir kanıtlanmamıştır:

  1. [FONT:0)Choose malzemeleri:[[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Merkezi frekans ve element materyali seçin - 6061-T6 alüminyum, açık kullanım için iyi bir güç dengesi ve iletkenlik dengesidir.
  2. [FONT:0) Teorik uzunluklar: Serbest uzay dalgalarından ve element kesirlerinden başlayın. ince iletken iletkenler için 0.95 hız faktörü uygulayın, 0.92-0.93 kalın boru için. Metal boom için bir hata düzeltme yapın.
  3. [[Dönetici:0) İlk önce tahrik elemanı inşa edin:[Dönetici:[Dönetici:0)Komaklı bir elementin oluşturulması, eşleme ağı ile birlikte, bom. Önlemci frekansları bir anten analizörü ile yeniden ayarlayın.
  4. [FONT:0)Komuşu ekleyin:[Dönetici: 0 ) Bir spektrum analizörü olmaksızın tasarlanmış bir ortamda yükleme işlemine ek olarak, antenin arkasında bir sinyal kaynağına yürümek için bir sinyal kaynağına yürümek.Expence frekansına kadar arka ret zirveleri tasarlayın.Bir alıcının üzerinde bir alan-güçlü metre veya S-meter, bir spektrum analizörü kopyalayıcının kullanılamazsa, göreceli karşılaştırmalar için çalışır.
  5. [FONT:0)Install yönetmenleri bir tanesi tarafından biri tarafından:) İlk yönetmen ekin, gerekli olan ikinci yönetmenin, tekrarlanması gereken her parasitik öğeyi biraz çekmeli, çekmeli bir elementin yeniden yönlendirilmesine gerek olabilir.Son yönetmenin ±3 mm'si canlı VSWR kontrolü için sürüklenme ihtiyacı olabilir.
  6. [FONT:0) Son olarak kontrol:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) İyi bir şekilde Yagi, 50 ULL (veya 200 ULL ile 4:1 balun) aşağı doğrulanırsa, yönetmenin spacing veya azaltımı azaltır; eğer yüksek olursa, bir kerede bir değişkeni değiştirin.
  7. [FONT:0)Templike:[Dönetici:[Dönetici:0)Bir kez ayarlandığında, güvenli set vidalar, alüminyum eklemlerde anti-oxidasyon bileşiklerini kullanın ve silikon dielektrik yağlarını önlere uygularlar.

Simülasyon Software kullanarak

Manual hesaplama temelleri öğretir, ancak çok uygulama Yagi tasarım, bilgisayar modellemesinden muazzam ölçüde fayda sağlar.ETHFLT:0)EZNEC) ve [[Döneticiler:2) Endüstri standartları. size giriş noktaları koordinatlar, çaplar ve malzemeler, sonra da satın alma, ön geri dönüş oranı, engelleyici ve radyasyon kalıpları.

Online hesaplayıcılar hızlı başlangıç boyutları sağlar. TheurFLT:0)K4HCG Yagi Tasarımcısı), ilk giriş tasarımları için onları kullanın, sonra tam 3D simülatörü ile doğrulayın. mikrodalga Yagis (2.4 GHz Wi-Fi), fiziksel uzunluklar milimetre ölçeğine düşer, WA5VJB Cheap Yagi gibi birçok inşaatçılı tasarımlar çoğaltılır.

Yazılım kullanırken, zemin düzlem ayarını kontrol edin. Çoğu NEC-2 modeli ücretsiz alanı varsayar, ilk tasarım için uygun. Final doğrulama, beklenen yüksekliğe doğru monte edilmesi beklenen gerçek alan modeli içermelidir. Zemin efektleri için hesaplamak genellikle tüm elementleri yüksekliğe bağlı olarak 0,5-1.5 oranında kısaltmalıdır.

Band genişliği ve Multi-Band Thinkations

Tek bir Yagi doğal olarak dar bant, 2-3% fraksiyonal bant genişliği için uygundur (144-148 MHz), kalın elementler. Bazı tasarımları sıkıştırma yöneticileri veya çok bantlı elemanlar kullanır, ancak tuzağa düşüren Yagis, en ev-brew projeler için, tek bir bant Yagi daha geniş bir kullanım için pragmatik bir seçimdir.

Basit ve tekrarlayıcı bölmeler ile 2 metre arası operasyon için, % 146 MHz merkezi frekansı için 8-10 mm çapında elementlerle tasarlayın. Elde edilen bant genişliği, SSB veya Zheng gibi dar bant modları için uygundur, tek bir frekans için optimize eder ve 1.5:1 VSWR'yi grup kenarlarında kabul eder - çoğu transivers için mükemmel bir şekilde kabul edilebilir.

Gerçek Dünya Örneği: 2Metre 5-Element Yagi

145.0 MHz için pratik bir tasarımla başlayalım 6 mm alüminyum çubuklar 25 mm kare metal bomları ile ayarlanmış (velocity faktörü 0.97). Free-space ⁇ = 2.069 metre.

  • Driven element (önemli dipol): uzunluğa başlamak = 0.97 × 0,5 ⁇ = 1.003 metre yana, toplam döngü ~2.006 metre. Stub uzunluğu tipik olarak 0.02 ⁇ to 0.04 ⁇ kısa ayar için kayma ile.
  • Yansı: 0,503 ⁇ × 0.97 = 1.010 metre, artı 12 mm bob düzeltme = 1.022 metre.
  • Yönetmen 1: 0.455 × 0.97 = 0.914 metre + 12 mm = 0.926 metre.
  • Yönetmen 2: 0.445 ⁇ × 0.97 = 0.894 metre + 12 mm = 0.906 metre.
  • Yönetmen 3: 0.435 ⁇ × 0.97 = 0.874 metre + 12 mm = 0.886 metre.

Spacings: yansıtıcı-s = 0.2 ⁇ (0.414 m), tahrik edilen-D1 = 0.15 ⁇ (0.310 m), D1-D2 = 0.25 ⁇ (0.517 m), D2-D3 = 0.3 ⁇ (0.621 m) Bu başlangıç değerleri - ilk önce VSWR merkezlerinde 145.0 MHz'ye kadar kısa sürede alıntılanır.

Ground Effects and Stackinging

Tüm ücretsiz uzay hesaplamaları, anteni zemine yaklaştırdığınızda değişir. Ground yansımaları alter yükseklik kalıbı ve engellenme.Yerel kutuplu Yagis çift ile dünya ile, element rezonansını değiştirmek.En azından 1 ⁇ yukarıda yer ve yeniden-tune.

İki Yagis'i yüklemek - kollinear veya geniş bir yana - bir fasing kullanımı gerekir ki, element fasinge bağlı olarak, Yagis'in uzunluğu daha da kritiktir. Collinear yığınlama tipik olarak 1 ⁇ 'ye kadar dikey rezonans kullanır.Yaside yığınlama kullanımları, kullanım süresini 1'e gösterir.

Ortak Sorunlar ve Çözümleri

Deneyimli inşaatçılarla karşılaşma sorunları bile var. İşte sık sık sorunlar:

  • [FONT:0]Resonance çok düşük:[Dönetici:[Dönetici:0) Tüm elementler muhtemelen çok uzundur.% 1-2 ve yeniden kontrol. Sadece yansımacı detunes, iniş mesafesini patlamadan doğrulayın.
  • [FONT:0] 50 ULLY'den uzak durmuş durumda: Incorrect spacing ilk önce normal bir nedenidir. İnkorrect spacing ilk olarak, sonra yönetmen spacing. iyi kontrol için bir kumar maçı veya kapasitif şapka düşünün.
  • [FONT=0)Poor ön geri dönüş oranı: Yanlış yansıma veya uzun süre veya yayılma. Ayrıca sol ve sağ yarı yarıya arasındaki 2 mm fark, simetrik bir alıntıyı doğrulamaya yardımcı olabilir.
  • [FONT:0)Narrow genişlik:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönekli) ·[Döneticileri değiştir].If changingscalechanges resonance, rekont uzunluğu yeni bir mini ile yeniden hesaplayın.
  • [FONT:0)Pattern squint:[Dönetici: 0,8|Dönetici: 0)Bir simetrik elementler veya ortak noktanın mevcut olduğu arsada balun bir akışa monte edin: 8-10, 31-mix ferrite çekirdeği aracılığıyla coax döner.

Araçlar ve Malzeme

Hassas kesme, iyi bir ölçüm kaset ölçüye ihtiyaç duyar, iyi niyetli hack testere ve keskin bir şekilde arsayabilir. Mark, çizginin dışına 1-2 mm'yi keserek ve son uzunlukta SWR dalgalanmalarına neden olur. asla iki tarafı aynı anda ölçüm yapmadan kesmeyin.

Açık yüklemeler için, paslanmaz çelik donanım ve plastik kilit fındık kullanın. Para birimi için kullanılan bir DC-taklı karunt uygulayın.Bırak ağırlığı için yeterince sabit bir şekilde - 10element 2meter Yagi önemli bir rüzgar yükü oluşturur. hesaplanan rüzgar-area toklama için en az 1.5 kez bir DC-tavıyı kullanın.

Final Düşünceler

Doğru Yagi element uzunluğu, her elementin rolünü fark eder ve sistematik bir ayar işlemi takip eder. tohum formülü - 0,5 ⁇ , 0,52 ⁇ , 0.45 ⁇ - size bir başlangıç noktası verir, ancak en iyi boyutlar modelleme ve ölçümlemeden ortaya çıkar. Uydu çalışması veya çoklu uygulama grupları için 3-element bir anten inşa etmek için, bu fiziksel ilkeleri saygı göstermek, ham metali verimli, yönsel radyatöre dönüştürür.