Постараюсь подробно рассказать Вам о том, как я делал свои антенны (20/15/10), как выполнял различные элементы конструкции, во сколько обошлась их стоимость и, наконец, как они работают.

Для начала немного «воды». (Сразу же прошу прощения за столь большой рассказ. Хочется рассказать все подробно и поделиться своими впечатлениями).

Идея установки эффективных направленных антенн возникла у меня весной 2003 года после нескольких интересных моментов.

Мой товарищ Слава, UA3AJU уезжал на ПМЖ в Мексику и подарил мне свое поворотное устройство и 4 элемента ЯГИ на 10 метровый диапазон. Через 2 дня я ее установил, настроил по прибору MFJ-259 и начал свои эксперименты по сравнению «Штырька» (5/8 на 27 МГц, перестроенная на 28.150) и ЯГИ. С первых же связей стало понятно, что ЯГИ работает лучше во много раз! Я смотрел в DX-cluster инфо, слушал на штырь, пока поворачивал ЯГИ, а потом слушал на ЯГИ… Эффект был ошеломляющий! Я понял, что раньше я не слышал больше 40% DX!

Была экспедиция К1В, я ждал их в CW (этот вид модуляции я предпочитаю больше, чем остальные) на 10-ке, но так и не дождался. Вдруг вижу в DX-Cluster инфо о K1B на 10-ке в SSB! Перехожу на частоту, на которой должен быть К1В, слушаю – тишина. Поворачиваю ЯГИ на них и слышу без «баллов», но полностью разборчиво «59! K1B, up 5». Ставлю сплит 5 выше и называю 2 раза «RW3AFY», в ответ по-русски «РВ3АФЫ, привет, 59!» (это был Игорь Буклан, RA3AUU) и провожу с ним QSO. Это был первый «крутой» DX на новую антенну.

После этого я понял, что без хороших направленных антенн мне делать в эфире просто нечего, т.к. за 4 года работы на КВ было отработанно 300 территорий, а остальные я не мог дозваться на 100 Ватт, диполи, инверторы и штырьки…

Теперь о выборе антенн.

Было всего 2 варианта – ЯГИ или квадраты. К тому же прорабатывались и просчитывались варианты покупки антенн (БРИЗ, R-QUAD) и самостоятельного изготовления.

От БРИЗ я отказался практически сразу, т.к. прочитал о них множество негативных статей в и-нете (вот одна из них) да и дороговаты их антенны, на R-QUAD тоже денег не хватало, поэтому решил делать антенны своими руками, используя некоторые технологии той и другой фирмы (насмотрелся картинок их антенн в и-нете)! Например от Бриз – заклепывание элемента, но частично, от R-QUAD способ растягивания траверсы и т.д.

Почему же все-таки ЯГИ?

Дело в том, что ЯГИ, в отличие от квадратов менее громоздкие и имеют более узкий угол излучения в горезонте, соответственно ЯГИ интереснее вращать. К тому же, пообщавшись с народом, послушав разные мнения, пришел к выводу, что оба варианта антенн практически идентичны по характеристикам… Где-то ЯГИ выигрывает, где-то квадраты… Исходя из этого я выбрал вариант ЯГИ т.к. их проще изготовить своими руками.

Я задался вопросом «С чего же начать?»

До этого я уже сравнивал различные варианты ЯГИ их габариты и расположение на мачтах. Хотелось сделать несколько эффективных антенн и расположить их на одной мачте (опять же насмотрелся в и-нете, как радиолюбители используя одну мачту устанавливают антенны в 2 этажа). Остановился на варианте 4 элемента на 20-ку на отдельной траверсе, 4 на 15-ку и 5 на 10-ку на одной траверсе (исходя из того, что 15-ка на 10-ка особого взаимного влияния не испытывают). К тому же смогу сравнить 4 элемента на 10-ку с 5-ю!

Сделав такой выбор задался не менее актуальным вопросом «Где взять такую мачту, на которой бы все это без проблем стояло?». Ответ был найден очень быстро – УНЖА! Но где взять 700-1200 у.е.? (именно за эти деньги их продают радиолюбители). Опять же мне повезло! Оказалось, что мой начальник бывший командир полка ПВО. Я обратился к нему и он с радостью решил мне помочь. Через неделю я уже ехал в Подмосковье смотреть несколько вариантов УНЖИ, подобрал самую «свежую» (1964 г.) и договорился о цене – 6 тыс. рублей за подъемник, 13 секций и 4 двухбарабанные лебедки с тросом! А так же за 1 тыс. р. мне в довесок дали еще один подъемник и опорную плиту! Я был в восторге! Доставка в МСК на а/м Газель стоила 800 рублей. О некоторых особенностях эксплуатации УНЖИ можно прочитать здесь.

И так, мачта у меня была, теперь необходимо было посчитать размеры антенн, выбрать материал и диаметры труб и разработать различные узлы крепления.

Т.к. я не очень разбирался в ПО ММАНА, решил обратиться к еще одному своему приятелю Дмитрию, UA3AVR (этот человек пишет очень интересные статьи по поводу простых и практичных антенн). Выслушав мои «запросы» на счет будущих антенн и их параметров (максимальное подавление и максимальное усиление), Дима решил мне помочь с расчетами!

Было посчитано 2 ЯГИ на 20-ку.. одна на 7-ми метровой траверсе, вторая на 12-ти метровой… Разница в подавлении и усилении у 12-ти метровой по сравнению с 7-ми метровой немного выше, соответственно и габариты больше, но размеры меня не пугали и я выбрал именно ее.

С расчетами 15/10 на одной траверсе было много трудностей, но Дима их преодолел (за что ему ОГРОМНОЕ спасибо) и выдал мне очень хороший вариант двухдиапазонной антенны на траверсе длиной 10 м. Да еще и рассчитал для всех антенн размеры Омега-согласования и параметры емкостей!

Файл с расчетами антенн в формате ММАНА.

Хочу сразу же сказать о стоимости всех материалов, может и не к чему будет читать дальше.

Трубы и полоса включая стоимость ее нарезки – 12000 руб., расходные материалы (талрепы, хомутики для троса, заклепки, автомобильные хомуты, шпильки, трос и т.п.) – примерно 3000 руб.

Выбор материалов для изготовления.

На мой взгляд, самой большой компанией в МСК торгующей алюминием является компания АЛРОС, на их сайт я и отправился… У них продаются трубы из материала АД31 в состоянии Т1 (закаленные и искусственно состаренные) именно из них я и решил делать антенны. (После установки антенн были сильные ветра, но, «тьфу-тьфу-тьфу», трубы не гнутся!)

И так я выбрал:

1. Траверсы из трубы 50х4,0 мм, вставки внутрь траверс для соединения их частей из трубы 42х4,0 мм (трубы плотно вошли друг в друга без каких-либо проблем).
2. Элементы 10-ки из труб 20х2,0 мм и 16х1,0 мм (трубы так же плотно вошли друг в друга); элементы 15-ки из труб 25х2,0 мм и 20х2,0 мм; элементы 20-ки из труб 25х2,0 мм, 20х2,0 мм, 16х1,0 мм.
3. Вертикальные стойки на траверсе, для «поддержки» элементов 20-ки практически в горизонтальном состоянии из трубы 20х2,0 мм.
4. Пластины для крепления элементов к траверсам из полосы 80х8,0 мм из того же АД31Т1.
5. «Поддержки, растяжки» траверс выполнены: у 15/10 из стального оцинкованного троса диаметром 5 мм, у 20-ки, во избежании влияния на 15/10 из кевларового троса (арамидного) приобретенного в фирме R-QUAD.
6. U-образные хомуты для крепления элементов к пластинам и, соответственно, пластин к траверсам из шпилек с нарезанной по всей длине резьбой М6 (их много на строительных рынках, используются в основном вентиляционщиками). Самое главное, не покупать подкаленные шпильки, они при сгибании ломаются (у подкаленных цвет матовый, у нормальных - глянцевый). Photo
7. Для натяжения тросов траверс использованы талрепы М8. Photo
8. Для крепления тросов использованы Финские зажимы для троса. Зажим представляет собой U-образную скобочку с элементом для зажима, в виде швейлерочка и 2-х гаек. Photo
9. Также использованы различные расходные материалы, о которых я расскажу в процессе описания методики изготовления.

Трубы и полосы продаются любой длины кратной 6-ти метрам. Т.е. меньше 6-ти метров купить нельзя… Трубы были нарезаны по 3 метра, часть полосы (3 метра) на 14 кусков по 200 мм + обрезки (вторая часть полосы лежит на балконе и ждет от меня новых идей по изготовлению антенн).

Общая длина труб была посчитана исходя из того, что:

1. Трубы из которых состоит элемент, для надежного крепления, должны входить друг в друга на 150 мм;
2. Вставки траверс длиной по 600 мм (300 мм в один кусок траверсы, 300 в другой), общая длина траверс 22,5 метра (купил, соответственно 24 метра);
3. Вертикальные стойки для поддержки элементов высотой по 300 мм.

Первое с чего я начал изготовление имея в наличии все материалы – согнул из шпилек М6 U-образные хомуты для крепления элементов и пластин к траверсам. (Хомутов на диаметр 20 мм – 10 + запас 2 шт., на диам. 25 мм – 16 + запас 2 шт., на диам. 50 мм – 26 + запас 4 шт.). Для крепления антенн к мачте согнул U-образные хомуты на диам. 50 мм из шпилек М8 (16 шт. + 2 запас). Шпильки гнул используя оправки (болванки) нужного диаметра. Инструменты: оправки, молоток, наковальня, тиски. Длина шпильки высчитывается по формуле предложенной Николаем, UA9XBI в своей статье «Пятиэлементная YAGI на диапазон 20 метров».

L = 1,57*(D+d) + D + 2*M + 40

Где:

L – Необходимая длина прутка

D - Диаметр трубы, которую крепит стремянка (U-образный хомут)

d - Диаметр прутка из которого изготовлена стремянка

M –Толщина детали к которой крепится труба (пластина крепления элемента к траверсе)

40 – запас для гаек крепления.

Второе - разметил и просверлил на станке пластины для крепления элементов к траверсам.

Расстояние между отверстиями для крепления U-образным хомутом равно диаметру трубы, которую крепит хомут, плюс диаметр шпильки из которой изготовлен хомут.

Теперь необходимо было измерить все трубы (их длина была на несколько мм больше 3-х метров, но никак не меньше) чтобы правильно их использовать, с минимумом обрезков. Трубы измерил, подписал на них все значения, отметил середину, прикинул как их рационально использовать и приступил к работе.

Здесь основной задачей было сделать надежную конструкцию с минимумом сквозных отверстий.

На основе одного элемента:

На расстоянии 125 мм от конца трубы в ней просверливается отверстие через одну стенку (ТРУБА НЕ СВЕРЛИТСЯ НАСКВОЗЬ, СВЕРЛИТСЯ ТОЛЬКО ОДНА СТЕНКА) диаметр отверстия равен диаметру заклепки с помощью которой скрепляются трубы друг в дружке. (Заклепки я выбрал 4х8 мм). На расстоянии 20 мм от конца трубы перпендикулярно оси предыдущего просверливается еще одно отверстие, только уже насквозь через обе стенки трубы. Далее в торце трубы (торец со стороны отверстий) пропиливаются пазы необходимые для зажима автомобильным хомутом двух труб вставленных друг в друга. Пропиливаются обе стенки трубы. Длина пропила – 20 мм, ширина пропила равняется толщине 2-х ножовочных полотен, это примерно 3 мм. В конце пропила ОБЯЗАТЕЛЬНО должно быть просверлено отверстие (оно у нас уже просверлено, именно до него и пилим), это предохраняет трубу от растрескивания по оси пропила при изменении температуры окружающей среды. Благодаря такому пропилу, при затягивании хомута, одна труба плотно облегает другую и надежно зажимает ее в себе.

Каждый элемент 20-ки составляется из 5-ти труб. Одна 25-ти мм (в центре) в нее по торцам вставляются трубы диаметром 20 мм, а в них, в свою очередь 16-ти миллиметровые. Трубы входят друг в друга на 150 мм.

Соответственно пропилы делаются с обоих торцов 25-й трубы, с одного торца у каждой из 20-й. Отверстия для крепления заклепками сверлятся с обеих сторон в 25-й трубе, с обеих сторон 20 мм труб и с одной из сторон в 16 миллиметровых трубах. Окончательная длина элемента подгоняется крайними, 16-ти миллиметровыми трубами.

Каждый элемент 15-ки составляется из 3-х труб. Одна 25-ти мм (в центре) в нее по торцам вставляются трубы диаметром 20 мм. Методика просверливания и пропиливания та же что и у 20-ки. Трубы входят друг в друга на 150 мм. Окончательная длина элемента подгоняется крайними, 20-ти миллиметровыми трубами.

Каждый элемент 10-ки составляется из 3-х труб. Одна 20-ти мм (в центре) в нее по торцам вставляются трубы диаметром 16 мм. Методика просверливания и пропиливания та же что и у 20-ки и 15-ки. Трубы входят друг в друга на 150 мм. Окончательная длина элемента подгоняется крайними, 16-ти миллиметровыми трубами.

После изготовления и маркирования (обязательно все подписывайте маркером прямо на трубах, а то у меня было несколько нюансов :) ) элементов я занялся изготовлением траверсы. Траверса изготавливается из трубы диаметром 50х4 мм. Для соединения трехметровых кусков трубы используются вставки из трубы 42х4 длиной по 600 мм. Траверса на 20-ку выполняется из 4-х кусков по 3 метра и кусочка длиной 700 мм (общая длина траверсы 12,5 метров + запас на крепление крайних элементов - 200 мм). Траверса 10/15 выполняется из 3-х кусков по 3 метра и кусочка длиной 1200 мм (общая длина траверсы 10 метров + запас на крепление крайних элементов - 200 мм). Скрепить трубы траверсы и вставки можно также как и элементы, но по 2-е заклепки на половину вставки, т.е. 4 заклепки на одно место стыка 2-х трехметровых кусков траверсы. Заклепки 4,8х15 мм. В последствии выяснилось, что это крепление не особо надежное и пришлось переделать. Я оставил по 2 заклепки на одно место стыка 2-х трехметровых кусков траверсы и вместо еще 2-х заклепок поставил 2-е сквозных шпильки М6.

Следующий этап - выяснить, можно ли установить элементы 20-ки без кевларовых поддерживающих тросиков? Элементы поучались от 9,6 до 11 м длиной. Провел эксперимент, собрав элемент положил его центральную часть на возвышающуюся поверхность имитируя траверсу и стал замерять провис концов. Провис оказался около 300 мм от горизонтальной плоскости. Потом приложил на конец элемента нагрузку, килограмма 2-3 (вес вороны или обледенения) и понял, что без поддержек из кевлара все сломается. Исходя из этого, необходимо было придумать, из чего изготовить вертикальные стойки над элементами, как их закрепить и как выполнить узлы крепления тросиков к элементам. Т.к. оставались обрезки трубы 20х2 мм из нее и решил делать стойки. Стойки имеют высоту 300 мм, в нижней части приклепаны к дюралевому уголку, который прикреплен к пластине крепления элемента к траверсе одним из хомутов крепящим трубу элемента к этой пластине. В верхней части стойки просверлены 2 сквозных отверстия в одной плоскости, в которые вставлены шпильки с резьбой, загнутые с одной стороны в виде петли. (Соответственно петли направлены в разные стороны). Таким образом получился узел, при помощи которого можно было натягивать независимо друг от друга левую и правую части элемента. Крепление кевлара к элементу выполнено следующим образом: Для выполнения этого узла использованы маленькие карабинчики (как на рюкзаках раньше были) и авто-хомуты. Карабинчик надет на авто-хомут, хомут надет на трубу элемента и сильно стянут (он принимает форму капли, а карабинчик продавливает небольшую лунку на стенке трубы элемента, что и не дает ему двигаться по направлению к траверсе). Тросик крепится к элементу на расстоянии 1/3 половины элемента. Место крепления отсчитывается, соответственно от конца элемента. Т.е. если элемент имеет длину 11 м, его половина 5,5 м, тросик крепится на расстоянии 1,8 м (5,5/3) от конца элемента.

Следующий этап – растягивание траверс. (Это я полностью срисовал у ребят из R-QUAD. Большое им спасибо за интересные инженерные решения и качественные фото). Узел крепления тросов к трубам траверс выполнен из шпилек М8 и гаек в виде кольца (научное название Рым-гайки) Photo. На траверсе 20-ки таких узлов 4 (2 на одной части траверсы, 2 на другой), на траверсе 10/15 – 2.

Согласование.

В качестве согласования для всех антенн использовалось Омега-согласование. Омега-согласование применено по причине малого входного сопротивления антенн.

Размеры Омеги:

1. ЯГИ на 20-ку – длина трубы согласования 1 м, диаметр 20 мм, конденсатор, параллельный шлейфу - 120 пф., последовательный кабелю 260 пф., при длине в 1.5 м. параллельный конденсатор уменьшается до 70 пф., последовательный кабелю
   приблизительно тот же. Т.е. конденсаторы можно брать типа 12-450 пф.
2. ЯГИ 15/10 – длины труб согласования по 1 м., для 15-ной диам. 20 мм., для 10-ной диам. 16 мм.; ориентировочные емкости настройки в параллели 40 пф., последовательно 80-100 пф.).

Я использовал постоянные емкости используя рассчеты Димы, UA3AVR (они описаны выше).

Настраивать пришлось только 10-ку. Именно на 10-ку советую поставить переменные емкости, настроить, а потом впаять постоянные.

Т.к. на крыше моего дома особо не развернешься, сборку антенн я проводил следующим образом:

Предварительно закрепил на вертикальную трубу (поручень) на подъемнике УНЖИ стальную пластину, к которой 4-мя U-образными хомутами М8 должна была крепиться траверса 15/10. Собрал траверсу 15/10 и закрепил к ней тросы. Поднял ее за середину и полез на стремянку. Долез до места крепления траверсы, приложил ее к пластине и закрепил 4-мя хомутами. Закрепил талрепы и натянул тросы поддерживающие траверсу. Далее стал собирать элементы. Закреплял к серединам элементов пластины, заклепывал трубки элементов друг в дружке и стягивал авто хомутами. Собрав один элемент я сразу крепил его на штатное место на траверсе, предварительно отмеренное и отмеченное маркером. Такой метод сбора антенны (собирать по 1 элементу) был выбран мной потому, что я боялся не успеть до темноты собрать всю антенну (собирал я ее один), а оставлять на крыше собранные элементы побоялся, алюминий все-таки!

Через 3 часа все элементы были закреплены четко в одной плоскости и строго перпендикулярно траверсе. Потом открутив хомуты крепления траверсы к мачте, передвинул всю антенну на 30 см вперед, найдя, таким образом, центр тяжести конструкции. Самое главное не забыть про согласующие элемент и коаксиальные кабели, да еще и загерметизировать все.

Далее мне понадобился помощник, в роли которого выступил мой отец. Мы повесили блок на верхушке вертикальной трубы крепления антенн, перекинув через него капроновый канат. К месту, где находится центр тяжести антенны закрепили один конец каната, а за второй тянули антенну вверх, до блока. Я залез на трубу и привязавшись монтажным поясом закрепил траверсу ЯГИ, а потом и талрепы, которыми она растягивается. Первая часть строительства была выполнена.

На следующий день таким же образом мы собрали 20-ку и закрепили ее на штатном месте под 15/10. Photo

Далее предстояли замеры с помощью прибора MFJ-259, которые меня очень обрадовали. 20-ка была в резонансе на 14.120, 15-ка на 21.100, 10-ка на 28.250. После подъема антенн резонансные частоты уползли вверх на 20-30 кГц, т.е. 14.150, 21.123 и 28.270. Это меня вполне устраивало, все остальное достраивает автоматический тюнер.

Ну а затем подъем УНЖИ и наслаждение громкими сигналами станций! Photo

Ещё много планов, но уже установлен вертикал на 160-30 метров by DL2KQ, изготовлены и ждут своего часа 4 стрелы по 15 элементов на 144 МГц (траверсы 10,5 метров, разнос 4,5 метра по вертикали и горизонтали) RA3AQ, в скором времени будут установлены антенны RR-43W by R-Quad, K-98 - K9AY Loop by RA6LBS. В планах изготовление 3-х элементов YAGI (полноразмерных) на 40 метров, которые расcчитали Дмитрий, UA3AVR и Дмитрий, RA3AQ.

При удачном завершении всего задуманного, постараюсь написать о всех тонкостях изготовления и установки таких антенн.

Желаю удачи в постройке антенн!