6 elemes quagi PMR-hez (446 MHz)

A „dióverő” projekt, avagy antenna egy mozijegy árából

A dokumentum utolsó módosításának időpontja: 2010.02.22.

Készítette: andorpapa e-mail: mecsekpmr@freemail.hu

A dokumentumra érvényes licensz (kattints a lenti ábrára):

Miért építsünk saját antennát?

Hazánkban igen kevés olyan yagi antenna kapható, ami hordozható méretű és lefedi a PMR446 sávot. Ezek közül a legolcsóbb a lengyel gyártmányú Dipol ATK-5, ami 446 MHz-en nagyjából 7.5 dBi nyereséget produkál. Egész jó kitelepülős antenna: fél méter, fél kiló, az ára pedig 1800 Ft + posta, tehát 2500 Ft körül mozog (kivéve a debrecenieknek). Említést érdemelnek még a Carant 7 elemes antennái is, amelyek 9-10.5 dBi nyereséget hoznak (típusfüggő), 70 centis hosszal és 0.5-1.5 kg tömeggel (szintén típusfüggő), igaz ezek már drágább jószágok.

A házi antennagyártásnak két előnye van: jó esetben olcsó és igényeinknek pontosan megfelelő antenna építhető. Ha kitelepülésre fabrikálunk, akkor az antennát építhetjük kevés elemből és nagyon könnyű anyagokból, hiszen nem szempont az időjárásálló kivitel és a masszív rögzíthetőség, a hordozhatóság viszont központi kérdés. Ha meg otthonra, „stabilba” akarunk házi eszközt, akkor simán építhetünk 2-3 méteres „ágyút” is, tartós anyagokból.

A 	quagi 

A 	célom egy olyan antenna építése volt, ami a fent említett ATK-5-ösnél is olcsóbb, de legalább akkora nyereséggel bír, valamint könnyű elkészíteni. Ezért esett a választásom a quagi antennára. A quagit valamikor a ’70-es évek elején fejlesztette ki két rádióamatőr, a neve egy szójáték, a quad és a yagi keresztezése, amiből máris sejthető, hogy miről van szó. Egy yagit kell eképzelni, ahol a boom és a direktor teljesen szokványos, a sugárzó és a reflektor azonban quad elemekből készül. A quad sugárzó λ/4 oldalhosszúságú, négyzet alakúra hajlított drót vagy rúd (tehát a kerülete megegyezik a tervezési hullámhosszal), a reflektor pedig ugyanilyen geometriájú, csak picit nagyobb oldalhosszúságú darab. A direktorok a yaginál megismert egyszerű rudak, a boom pedig nem vezető anyagból, jellemzően fából vagy erre alkalmas üvegszálas rúdból készül. Mik a quagi előnyös tulajdonságai? 

- 	olcsón elkészíthető 

- 	egyszerűen kivitelezhető, nem igényel komoly eszközparkot 

- 	50 Ω talpponti ellenállás, nem igényel illesztőtagokat 

- 	könnyen hangolható 

- 	nyeresége partiban van a yagik nyereségével 

Persze hátránya is van, például az, hogy egy hajlított dipóllal épített yagihoz képest kicsi a sávszélessége, valamint a kivitelezésnél is vannak buktatók, amikről majd említést fogok tenni. De kezdjük a nyersanyagok listájával (6 elemes quagit feltételezve):

- 	fa léc/kapanyél/asztalláb (105-115 cm), tetszőleges átmérővel (nálam 25x25 mm) 

- 	3 mm átmérőjű sárgaréz rúd (3 méter) 

- 	durván 22-23 centis fadarab a quad elemek rögzítéséhez (2 db) 

- 	esetleg néhány facsavar az iménti darabok rögzítéséhez (4 db) 

Ennyi. Kertes házban a sárgarezet leszámítva nagy valószínűséggel mindegyik hozzávaló előfordul, a rezet pedig 290 Ft/m áron tudtam beszerezni, tehát az antenna összköltsége 1000 Ft alatt tartható (+ koax kábel), ráadásul a direktorok készülhettek volna más, olcsóbb fémből is. Az igazsághoz hozzátartozik, hogy 5 db sorkapcsot is felhasználtam, de erről majd mindjárt, költsége amúgy is elhanyagolható (és ez is akadt itthon). Ha a quagit rúdhoz, árbóchoz szeretnénk rögzíteni (ahogy az ATK-5-öst is), akkor további 300 Forintot kell elkülöníteni antennabilincs számára.

Méretek

A quagit megalkotó amatőrök érdekes módon 446 MHz-re is megadták a méreteket, ami jó kiindulási alap, de ne feledjük, hogy az elemek vastagsága és esetleges szigetelése erősen befolyásolja a szükséges hosszakat. Az eredeti leírás 3 mm-es direktorokat ír elő (ami lehet alumínium, vörösréz, sárgaréz stb), a quad elemek számára pedig a #12 TW jelű kábelt, ami az épületvillamosságban használatos, 2.8 mm átmérőjű, szigetelt vörösréz drótot takar. Mivel én 3 mm-es, szigeteletlen sárgarezet használtam, így a quad elemek méretét meg kellett növelnem, az alábbi listában már ezek olvashatók. A neten a legtöbb helyen az eredeti, szigetelt 2.8 mm-es drótra vonatkozó méretek találhatók. Kísérleti úton konkrétan az alábbi hosszúságokat kaptam:

R	712 mm	
DE	680 mm	
D1	289 mm	
D2	287.5 mm	
D3	286 mm	
D4	284.5 mm	

Ahol R a reflektort, DE a sugárzót (az angol forrásokban sokszor találkozni vele így, ami a Driven Element rövidítése), D1-D4 pedig a direktorokat takarja.

Az elemek egymástól mért távolsága a következő:

R-DE	173 mm	
DE-D1	130 mm	
D1-D2	272 mm	
D2-D3	144 mm	
D3-D4	215 mm	

Ez összesen 934 mm, de célszerű a rögzítésnek is helyet hagyni, nálam ezért lett 105 cm hosszú a boom. Rögzíteni amúgy nem csak a boom végén lehet, hanem a közepén, D1 és D2 között is, persze itt célszerű fa állványra vagy rúdra rakni, a fémet érdemes kerülni.

Kivitelezés

A quagi építését érdemes a rudak levágásával kezdeni. Ez történhet fűrésszel, drótvágóval, kombinált fogóval, foggal, körömmel, bármivel. A megadottnál mindig picivel hosszabb rudakat vágjunk, mert azokból reszelni nem nehéz, toldani annál inkább. Az egymást követő direktorok hossza másfél milliméterrel csökken, ami precíz munkát kíván. Nem kell megijedni, ez nem igényel speciális eszközöket. Én pl. a szükségesnél 3-4 mm-rel hosszabb darabokat vágtam le, majd kisflexszel csiszoltam őket közel méretre (fontos: nem vágtam, hanem a korongra merőlegesen tartva csiszoltam). Egy ilyen kisebb méretű flex segítségével 0.3 mm pontosan be lehet lőni a rúd hosszát. A végső igazításokat egy reszelővel végeztem, így minden elem pontosan a megadott méretű lett. A két quad elem hosszát is célszerű picit hosszabbra venni, mert ha majd az SWR mérés során azt állapítjuk meg, hogy hosszúak, könnyebb őket rövidíteni, mint toldani. Egy gyakorlati tanács: célszerű rögtön a vágás után sorszámmal matricázni a rudakat, mert a kis méretkülönbség miatt ránézésre nem mindig könnyű megmondani, melyik hová megy majd (ez látszik a következő fotón).

1. kép - A megjelölt rudak

2. 	kép - Ekkora a különbség a direktorok hossza között 

A 	következő lépés a boom előkészítése. Én 25x25 mm-es lécet használtam, de csak azért, mert ez volt kéznél. Ennél vékonyabb, akár téglalap alapú hasáb is használható. A megfelelő méretű léc levágása után fel kell mérni a különböző elemek helyét. Ne feledjük, ha a végén akarjuk felfogatni, annak ki kell hagyni a helyet, tehát a fenti távolságokhoz hozzá kell még adni a 

rögzítőelem helyigényét (én pl. 10 centit hagytam ki e célból). Az eredeti leírás boomon átmenő direktorokról szól, amit elméletileg nem is olyan nehéz megvalósítani: át kell fúrni az imént felmért pontokon a rudat/lécet, lehetőleg úgy, hogy a 3 mm-es rúd még pont átférjen rajta, de ne lötyögjön. A pontos beállítás után mindkét oldalon egy-egy ragasztócseppel lehet fixálni, de léteznek egyéb megoldások is, láttam olyat, ahol felülről facsavart hajtottak a direktorokra, azok tartották a helyükön őket. Mindez az olvasó fantáziájára van bízva. Arra azonban célszerű ügyelni, hogy a lyukak fúrása egyenesen történjen. Én pl. miután konstatáltam, hogy állványos fúró nélkül kézügyesség hiányában nem tudok egyenesen fúrni, cselhez folyamodtam: a direktorokat pont passzentos sorkapocsdarabba dugtam, majd ezt csavaroztam a boom tetejére.

A quad elemek már szemetebb melót jelentenek. Nem elég, hogy meg kell őket hajlítani, még egy, a boomra merőleges tartót is kell nekik csinálni. A quagi sugárzóját az egyik, direktorokkal párhuzamos oldal középpontjában kell táplálni, vagyis szimmetrikusra kell hajlítani a rudat. A polarizáció attól függ, hogy a direktorok vízszintesen vagy függőlegesen állnak, illetve a betáplálási pont vízszintes vagy függőleges oldalán van a quadnak. Nekünk vertikális polarizációra van szükségünk, így függőlegesen álló direktorokat használunk és függőleges oldalát hajtjuk meg a quad sugárzót.

Talán a hajlítás jelenti a legnehezebb részét a quagi építésének. Ugyanis figyelembe kell venni azt, hogy a hajlításnak szükségszerűen lesz valamekkora sugara, valamint hajlítás során picit nyúlik is a réz. Hajlítani bármi segítségével lehet, legyen az satu, asztal széle, csavarhúzó szára stb. A lényeg az, hogy az U alakra hajlított anyag egyetlen síkot alkosson, ne legyen ferde.

3. kép - A meghajlított sárgaréz

Ha ezzel megvagyunk, jöhet a „quadtartó” megmunkálása, amin gyakorlatilag két lyukat kell fúrni, ahol átdugjuk az imént U alakúra hajlított rúd szárait. Az utolsó lépés a négyzet „bezárása”, vagyis az U alak szárait is meg kell még hajlítani, hogy lehetőség szerint négy egyforma hosszúságú oldalt kapjunk. A reflektornál a két véget össze lehet forrasztani, de akár sorkapoccsal is összefogathatók, aminek abból a szempontból lehet előnye, hogy így van nagyjából 1 centi holtjátéka a rendszernek, tehát ezzel hangolható a reflektor mérete. A sugárzónál pedig a két szabad végre kell majd forrasztani a koax két erét. A hajlított elemeket a direktorokhoz hasonlóan rögzíthetjük, én itt ragasztópisztolyt használtam.

4. kép - Az elkészült reflektor (béta verzió, még picit aszimmetrikus)

Ha elkészültünk a quad elemekkel, akkor ezeket is felcsavarozhatjuk vagy ragaszthatjuk a boomra. Ügyeljünk arra, hogy az elemek távolsága stimmeljen!

Végre jöhet a kábel forrasztása! A 3 mm-es sárgarézre egész gyorsan forrasztható a koax. Először féltem tőle, mivel csak 30 Wattos gagyi pákám van, de azzal is simán ment a munka. A forrasztást célszerű zsugorcsővel fedni, ami az esztétikai szempontok mellett praktikus előnnyel is jár: jobban összetartja a rudat és a kábelt, kisebb eséllyel jön le a koax a quad sugárzóról a kábel mozgása során. A neten több olyan megoldást is látni, ahol a kábel helyett BNC vagy N csatlakozót forrasztanak a quad sugárzóra. Így a kábel külön utazhat a quagitól, ami pl. szétszedhető konstrukció esetén előnyös megoldás. A legtöbb forrás a kábellel kapcsolatban megjegyzi, hogy ne a boomon fusson végig - mert beleszólhat az antenna viselkedésébe-, hanem vezessük a lehető legtávolabb a quad elemektől.

A hangolás

Amint azt a bevezetőben említettem, a quagi egyik legnagyobb előnye, hogy optimális méretezés esetén a talpponti impedancia kereken 50 Ω, tehát nincs szükség impedancia-transzformációra, közvetlenül táplálható koaxszal. Ettől persze nem változik az a tény, hogy az antenna szimmetrikus, a koax pedig aszimmetrikus. A quagisták viszont arról számolnak be, hogy a különféle szimmetria-transzformációk nagyobb veszteséggel járnak, mint amennyit az aszimmetria okoz. A quagik esetében tehát jellemzően csak fojtást szoktak alkalmazni (de még ez is elhagyható): a koax kábelt a betáplálási ponthoz minél közelebb, néhány menetben feltekerik és összefogják (pl. kábelkötözővel), ami így az aszimmetrikus áram számára fojtásként viselkedik. 400 MHz-es tartományban jellemzően 3-4 menetes, kis átmérőjű tekercset szoktak készíteni. Nem elegáns módszer, de kellően egyszerű és jól működik ahhoz, hogy a quagik jelentős többségénél ezzel a megoldással találkozzunk. Arra azért célszerű figyelni, hogy ne legyen túl kicsi a hajlítási sugár, mert az hosszabb távon a kábel sérüléséhez vezet. Az angol nyelvű írásokban főleg choke balun néven emlegetik. A szimmetrizálásról bővebben pl. Rothammel bácsi Antennakönyvében olvasható sok érdekesség.

PDF to Word