Menu

22.2. Rövid Yagi-antennák

 

A Yagi-antennákat mint elforgatható rövidhullámú irányított sugárzókat a 16. fejezetben már ismertettük. Ottani megállapításaink, a megépítésükhöz és anyaguk kiválasztásához adott tanácsaink értelemszerűen az ultrarövid hullámú változatokra is érvényesek maradnak. A Yagi-antennák nyeresége a méretektől, nevezetesen az elemek hosszától, átmérőjétől és a közöttük levő távolságtól függ. A többi jellemző adatokat is, mégpedig a tápponti ellenállást, a sávszélességet és a sugárzási jelleggörbét is ezek a paraméterek szabják meg. Már a háromelemes antennán is nagyon sok változatban vehetjük fel az elemek hosszát és a közöttük levő távolságokat, és minden újabb beálltással megváltoznak az antenna jellemző adatai. Az elemek számának növelésével megsokszorozódnak és áttekinthetetlenné válnak a variációs lehetőségek.

A nagyobb Yagi-antennák méretezéséhez mind ez ideig nem sikerült pontos számítási eljárást kidolgozni. A terjedelmes kísérleti vizsgálatok azonban már megcáfoltak néhány korábbi elképzelést. Ma már például abban a helyzetben vagyunk, hogy nagyobb Yagi-rendszereket is megépíthetünk úgy, hogy a nagy nyereségen kívül viszonylag nagy sávszélességet és a talppontban közel 60Ω ellenállást kapjunk, ha a gerjesztett elem megnyújtott félhullámú dipólus.

Ismerünk néhány általános szabályt, amelynek alapján kissé behatárolhatjuk az elemek hosszának és a közöttük levő távolságoknak méretezési tartományát, és amelyekből nagyjából megtudhatjuk, milyen irányban változnak az antenna adatai, ha módosítgatjuk az elemek közötti távolságok és hosszak beállítását.

Megállapíthatjuk, hogy a reflektornak körülbelül 5%-kal hosszabbnak kell lennie a gerjesztett elemnél. Ez a hossz azonban attól is függ, milyen távol van a reflektor a gerjesztett elemtől, ugyanakkor az elem karcsúságát is figyelembe kell vennünk. Általában az a helyzet, hogy amikor kicsi ez a távolság, a reflektornak hosszabbnak kell lennie a nagy távolságoknak megfelelő értéknél, vagyis annál, amely az optimális nyereségnek felelne meg. A nyereség szempontjából kedvező rediektortávolságok a hullámhossz 0,12-szorosától 0,15-szoros értékig terjednek. Ebben az esetben azonban lényegesen csökken a táplált antennaelem talpponti ellenállása és ezzel együtt a sávszélesség is, úgyhogy előnyösebb e helyett inkább nagyobb (0,20...0,30λ) reflektortávolságot venni. Nagyjából változatlan marad a talpponti ellenállás, ha 0,25λ-ra állítjuk be a reflektor távolságát. Több hangolt reflektorral nem kapunk észlelhető javulást a nyereségben.

Ha egymáshoz képest megfelelő távolságokban több direktort helyezünk el az antennán, megnövekszik az előre irányuló sugárzás és vele együtt a nyereség is. Egyetlen direktor (háromelemes Yagi-antenna) és 0,25λ reflektortávolság alkalmazásával a legnagyobb nyereséget akkor kapjuk meg, ha a direktor távolsága 0,15...0,25λ, feltéve hogy optimálisra állítottuk be a direktorok hosszát. Ez az optimális hossz nagyjából 0,43 . . .0,46λ. Ekkor is érvényes a szabály: a kisebb (0,15λ,) távolságú direktorokat hosszabbra (körülbelül 0,46λ-ra) vesszük, a rövidebb direktorokat pedig nagyobb távolságban helyezzük el. Több direktor alkalmazása esetén általában úgy állapítjuk meg a hosszúságukat, hogy a táplált elemhez legközelebbi legyen a leghosszabb, és az utána következők fokozatosan rövidüljenek. Ettől eltérően olyan Yagi-antennákat is láthatunk, amelyeken ugyanolyan hosszú mindegyik direktor. A parazitaelemek hosszának és távolságának minden változtatása a táplált elem rezonanciahosszát is módosítja.

Szokásosak a teljes egészükben fémből készített Yagi-antennák. Ez azt jelenti, hogy geometriai középpontjában (a feszültségminimum helyén) minden antennaelem szigetelés nélkül, vagyis közvetlenül, fémesen van ráerősítve az antenna fémtartójára. E felépítési módnak elektromosan nincsen semmilyen hátránya, viszont mechanikailag és a villámvédelem szempontjából bizonyos előnyei vannak.

Az antenna tartórúdjának átmérője egy kissé kihat az elemek rezonanciahosszára, ezért a következőkben, ahol nem közlünk más adatot, mindig 15...30mm átmérőjű tartót tételezünk fel. Általában a vastag antennatartókon kissé meg kell hosszabbítani az elemeket, a vékonyabb antennatartókra viszont valamivel rövidebb elemeket szerelni. A  boom" (tartórúd) anyagának és profiljának nincsen különösebb jelentősége, főképpen csak mechanikai szempontok döntik el a kérdést. Ideiglenes antennákhoz impregnált fatartót is al­kalmazhatunk, ezenkívül jól beválnak a profiltartók vagy a műanyag csövek is.

A vízszintesen polarizált Yagi-antennák tartórúdját súlypontjában közvetlenül rászereljük a függőleges árbocra. A hosszabb Yagi-szerkezeteket ipari mintára egy kereszttartóval is alá kell támasztani. Ezzel szemben a függőlegesen polarizált Yagi-antennát a függőleges antennaárboctól eltávolítva egy kiálló konzolra kell szerelni.

Az antennaelemeket fémcsőből vagy tömör anyagból készítjük el; nem kell feltétlenül ragaszkodni a szokásos kör keresztmetszethez. Minthogy a nagyfrekvenciás áramok a vezetőnek csak a felületén terjednek (szkinhatás), elektromosan teljesen mindegy, hogy csövet vagy tömör rúdanyagot használunk-e fel. A legjobb vezetőanyag a tiszta alumínium, mert könnyű és jól is vezet. Ezenkívül a légköri hatásokra rendkívül jól szigetelő, vékony oxidréteg keletkezik rajta, és ez megbízhatóan védi az elemet a további korróziótól, a felületi vezetést viszont nem befolyásol ja. Ezt az  oxidpáncélt" a gyárakban sokszor mesterségesen, eloxálással vagy valamilyen más eljárással hozzák létre.

A könnyűfémből előállított ötvözetek részben hajlamosak a  kivirágzásra", úgyhogy gondos­kodni kell valamilyen felületi védelemről. A rézcsöveket lakkozás vagy ezüstözés útján feltétlenül védeni kell a korrózió ellen, mert egyébként félvezető oxidréteg képződik rajtuk, az ilyen réteg viszont csökkenti a nagyfrekvenciás áramok útjában a felületi vezetést. Feltételesen a sárgaréz vagy az acél is megfelel, ha tartós lakkbevonat védi.

A sárgaréz fagy hatására nagyon rideggé válik, úgyhogy a sárgarézből készített antennaelemek könnyen letörnek. Mérésekkel kimutatható ugyan, hogy egyes fémek kisebb vezetése folytán romlanak az antenna tulajdonságai, a gyakorlatban azonban ennek nincs különösebb jelentősége.

A következőkben több kipróbált Yagi-antenna méretezési adatait és hozzávetőleges jellemzőit közöljük. A méretezést minden esetben 145MHz rezonanciafrekvenciára (a 2m-es amatőrsáv közepére) végeztük el. Az elrendezési rajzokon mindenütt feltüntettük a feszültségminimum helyét, vagyis azt a pontot, ahol földelhetjük az elemeket. Valamennyi méret milliméterben értendő.

 

 

 

A HB9CV antenna a 2 m-es sávra
Tartalom

Háromelemes Yagi-antennák