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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Antena UA6AGWv. 20-10 metros. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Antenas VHF Esta antena (Fig. 1) opera na faixa de frequência de 14 a 29,5 MHz, que inclui cinco faixas de rádio amador. O sistema de controle remoto permite configurá-lo seletivamente para a faixa desejada. A antena é bastante compacta e pode ser transportada junto com o mastro no porta-malas ou interior de um carro. O comprimento de qualquer uma de suas partes não ultrapassa dois metros e o diâmetro da moldura é inferior a um metro. O design da antena permite a sua rápida instalação por uma pessoa em condições de campo, por exemplo, numa clareira florestal, debaixo de árvores, numa casa de campo, numa ilha rochosa ou arenosa, ou a bordo de um pequeno barco. Não são necessárias cordas de sustentação para a instalação e, ainda assim, a estrutura pode suportar facilmente rajadas de ventos tempestuosos.
O circuito elétrico da antena praticamente não difere das antenas omnidirecionais do projeto UA6AGW publicadas anteriormente, por exemplo [1]. As dimensões desta versão da antena são mostradas na Fig. 2. Para operar na faixa de frequência 18...29,5 MHz, o comprimento dos feixes é de 1,6 m. Para operar na faixa de 14...18 MHz, o comprimento de cada feixe deverá ser aumentado para três metros, e um capacitor adicional deve ser conectado em paralelo com o capacitor C2 com capacidade de 25 pF. No projeto do autor, é feito de um pedaço de cabo coaxial com diâmetro de 8 mm e impedância característica de 75 Ohms. A utilização de um capacitor adicional deve-se neste caso à capacidade máxima insuficiente do KPI aplicado. Considerando a acessibilidade da antena em condições de campo, estas operações não são difíceis de realizar.
A estrutura da antena é feita de cabo coaxial LCF12-50J S, utilizado em linhas alimentadoras de estações de comunicação celular. Seu diâmetro externo é de cerca de 15 mm. O condutor externo (“trança”) do cabo é feito de tubo de cobre corrugado com diâmetro de 13,8 mm, o condutor interno é um tubo de cobre com diâmetro de 4,8 mm. O espaço entre eles é preenchido com espuma de polietileno. A bainha de PVC preta do cabo foi removida porque o enchimento que contém cria perdas significativas em alta frequência. O condutor externo (“trança”) deve ser revestido com várias camadas de verniz protetor e sobre ele deve ser colocado um tubo plástico corrugado de instalação elétrica. Cada feixe de antena é uma estrutura telescópica composta por dois tubos de duralumínio com diâmetro de 14 e 18 mm e comprimento de 1,55 m cada. Nas extremidades externas dos tubos de maior diâmetro são serradas ranhuras com comprimento de cerca de 100 mm e largura de 1,5...2 mm, que ajudam a fixar com segurança tubos de pequeno diâmetro e garantem um bom contato elétrico ao implantar as vigas no posição de trabalho para a faixa de 14 MHz. Existem também pinças sem-fim instaladas nas extremidades, com as quais os tubos internos são fixados. As extremidades opostas dos grandes tubos são fixadas através de dobradiças móveis a uma placa em forma de U, dobrada em folha de plástico vinílico de 3...4 mm de espessura (Fig. 3). A placa, moldura da antena, laço de comunicação e caixa com capacitores são montados sobre uma viga de madeira com seção transversal de 25x25 mm, que, por sua vez, é fixada no mastro. Aproximadamente a uma distância de 100 mm das extremidades internas, um parafuso M4 e uma porca são montados em cada tubo, que são usados para conectar um capacitor adicional na banda de 14 MHz. O ponto de fixação das vigas permite que elas sejam giradas para uma posição de trabalho ou retraída. Quando dobrada, o comprimento de cada viga é de 1,6 m, quando desdobrada é de cerca de 3 m.
As vigas são conectadas à bainha externa da estrutura do cabo com fio de cobre trançado nu. Como soldar alumínio é uma tarefa “problemática”, quatro pétalas de contato são rebitadas com rebites de alumínio nas extremidades internas de tubos grandes para reduzir a resistência de contato. Os fios que conectam as vigas à estrutura são soldados às quatro pétalas. As áreas de rebitagem e soldagem são protegidas das intempéries por várias camadas de fita isolante. Capacitor C1 - K15U-1V 3,5 kV 4,7 pF 4 kvar. O capacitor C2 é uma capacitância variável tipo borboleta caseira, composta por seis rotores e sete placas de estator. Dimensões do capacitor - 115x130 mm. As placas são fabricadas em chapa de aço galvanizado com espessura de 0,5 mm. A área de cada placa do estator é de 24 cm2, a área de cada placa do rotor é duas vezes maior. As peças do capacitor são montadas em hastes roscadas M5; as porcas M5 servem como buchas espaçadoras. O uso de aço não afetou negativamente o desempenho da unidade. Porém, nada impede o uso de outros materiais aqui. O autor também testou uma variante usando o padrão KPE-2, do qual as placas do rotor e do estator foram removidas através de uma. O controle remoto do capacitor variável C2 é realizado pelo servo acionamento do volante HiTec HS-311 de tamanho Padrão, utilizado em modelos de automóveis ou aeronaves. Para a ligação mecânica do servoconversor e do capacitor são utilizados balancins e fio-máquina padrão (Fig. 4).
Os capacitores C1, C2 e o mecanismo do servo acionamento são colocados em uma caixa de junção plástica selada com dimensões de 140x200 mm para fiação elétrica aberta. Para controlar o servoconversor, utilize um painel de controle remoto (Fig. 5), feito com base em um servotestador com indicador digital [2]. Os comandos para o servoconversor são transmitidos via cabo UTP-4-C5e - um cabo de par trançado 4x2 para redes de computadores. São utilizados três pares de fios (dois fios conectados em paralelo).
Os números no indicador do servotestador mostram o ângulo de rotação do eixo da caixa de direção. Uma tabela é anexada ao corpo do controle remoto indicando qual valor numérico deve ser definido no indicador para que a antena opere em uma determinada faixa e dependendo do comprimento dos feixes (esta tabela é compilada durante o processo de configuração da antena) . No lado esquerdo do servotestador existe um botão “Selecionar”, quando pressionado, após definir o valor desejado no indicador, o eixo da caixa de direção gira até o ângulo definido. Na posição inicial, dois dos três fios do cabo que vão do painel de controle ao aparelho de direção estão abertos. Isso foi feito para evitar a rotação espontânea do servoconversor sob a influência da tensão induzida. Para a mesma finalidade, um anel de ferrite é colocado no cabo de controle no ponto onde ele se conecta ao servoconversor. Ao pressionar o botão “Selecionar”, os contatos fecham e o eixo da direção é colocado na posição desejada. O tempo que leva para o rotor do capacitor girar de uma posição extrema para outra é de cerca de um segundo; a precisão do posicionamento devido ao feedback é muito alta. Para tornar mais conveniente a operação do servotestador, o botão de ajuste de ângulo padrão foi substituído por um botão de diâmetro maior. Para alimentar o servotestador, é necessária uma fonte de tensão CC estabilizada de +4,8 a +6 V. Com uma tensão de alimentação de +6 V, o cabo de controle pode ter 50 metros ou mais de comprimento. O loop de comunicação é composto por um cabo coaxial com impedância característica de 50 Ohms, que alimenta a antena. As principais dimensões do laço e o método de sua fabricação são mostrados na Fig. 6. Na extremidade do cabo e em local distante 400 mm dele, é retirada a bainha isolante externa de PVC, e no meio deste trecho, tanto a bainha quanto o condutor externo - trança - são retirados em um comprimento de 10 mm (fig. 6). O condutor interno é soldado na extremidade do cabo à trança. Esta extremidade do cabo é então colocada sobre a segunda seção com o isolamento externo removido e soldado a ela. O laço resultante é preso na parte superior da estrutura da antena (ver Fig. 3), que, por sua vez, é fixada ao trilho por meio de braçadeiras de náilon. Durante a instalação, o topo do mastro, o ponto de simetria do circuito de comunicação e o ponto de simetria da moldura radiante devem coincidir. À mesma distância à esquerda e à direita dos pontos de simetria (aproximadamente 4...5 cm), o circuito de comunicação é fixado à estrutura radiante por meio de braçadeiras. A simetria neste local é importante, pois permite evitar o aparecimento de correntes na trança do cabo de alimentação e trabalhar sem aterramento. A antena está montada em um mastro com cerca de seis metros de altura. É composto por três tubos plásticos com diâmetros de 42, 36 e 30 mm. O autor utilizou três seções de um mastro de oito metros do kit “Mast-8-2u” fabricado pela R-QUAD. Inicialmente, a antena é montada no solo na posição horizontal, após o que é instalada na posição vertical e fixada na direção desejada por meio de suportes, que, por sua vez, são fixados por meio de estacas metálicas cravadas no solo. Esses suportes de dois metros são suficientes para fixar a antena com segurança.
Na fase de pré-sintonização da antena, pode ser necessário alterar o formato do loop de comunicação de redondo para alongado (oval) e vice-versa, e selecionar o comprimento dos feixes. O critério para ajuste ideal deve ser considerado o valor mínimo de ROE (o do autor não é pior que 1,5) nas faixas indicadas. A antena é de banda bastante larga e, ao sintonizar no meio de qualquer banda amadora, geralmente não é necessário ajuste adicional. A ROE dentro de toda a faixa não deve exceder 2, com a possível exceção da faixa de 10 metros. Ao operar em frequências extremas, poderá ser necessário ajuste adicional. O padrão de radiação da antena no plano horizontal tem a forma de uma elipse, alongada longitudinalmente aos raios, e não apresenta mergulhos profundos. A diferença nos níveis do sinal emitido na direção dos raios e perpendicularmente a eles é de cerca de 3 dB. O primeiro teste da antena na faixa de 10 metros permitiu a comunicação com a ilha da Tasmânia. Posteriormente, muitos QSOs foram feitos em bandas diferentes, e principalmente nos 20 metros. Em todos os casos, a antena apresentou boa eficiência. Literatura
Autor: Alexander Grachev (UA6AGW)
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