Волновой канал на 433 мгц своими руками

3x-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ВОЛНОВОЙ НА 435МГЦ С МАКСИМАЛЬНЫМ УСИЛЕНИЕМ,
ДЛЯ ВЫСОКОГОРНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ

Проверено в горах Северного Кавказа!

Хочу обратить внимание, что поход по высокогорью имеет свою специфику и соответственно это отражается на том оборудовании которое радиолюбитель берёт с собой. В горах, на больших высотах (от 3000 метров и выше), не нужны мачты и антенны с усилением более 5-9дб. Конструкция должна быть не разборной или состоять из минимального количества частей, в реальных условиях, при температуре -20С, собрать антенну будет очень проблематично.

Эта антенна была разработана специально для высокогорных походов, исходя из моего предыдущего опыта, где на первое место выходят следующие характеристики: усиление, вес, надежность. Антенна оптимизирована на максимальное усиление вперёд. Конструкция сделана в двух вариантах, неразборной (что очень удобно, так как антенна всегда готова к работе) и разборной (так антенна занимает очень мало места). При работе, антенну держат за "хвост" и направляют на корреспондента.

рис.1

Внешний вид неразборной антенны показан на рис.1. Бум сделан из эбонитовой круглой болванке длиной 412мм и диаметром 8мм. Элементы и вибратор сделаны из медной проволоки диаметром 2мм. Кабель 50ом припаивается к вибратору напрямую, без всяких согласующих элементов и прокладывается вдоль бума выходя за хвостом. Антенна не разборная, все элементы и вибратор жёстко приклеены к буму эпоксидной смолой. Эта антенна легко помещается внутрь рюкзака или прикрепляется к нему сверху. Погнутые элементы, легко выровнять и начать связь.

Длина 50и омного кабеля от разьема СР-50 до места соединения с вибратором 640мм (кабель не должен быть длинным). Место пайки кабеля к вибратору необходимо облепить сырой резиной. Вес антенны 150гр. Реальное усиление, относительно диполя, 7.4дб. КСВ по диапазону: 433=1.8, 435=1.4, 438=1.0, 440=1.5 (измерения производились прибором SWR-121).

Разборный вариант антенны, вы видите на рис.2 и рис.3, появился он после того как антенна побывала в нескольких экспедициях и активно использовалась в горах и лесах Северного Кавказа. Кострукция очень компактна и помещается даже в маленький рюкзак, время сборки-разборки примерно 2 минуты. Все элементы изготовлены и медной проволоки диаметром 2.5мм. Бум сделан из пластиковой водопроводной трубки длиной 430мм и диаметром 16мм. Запитывается антенна 50омным кабелем длиной 550мм (не критично). Центральная частота 435мгц, КСВ на ней 1.0 (измерения проводились прибором SWR-121).

рис.2

Во время походов, была замечена одна интересная особенность, когда между корреспондентами отсутствует прямая видимость, то эта простая 3х элементная антенна всегда выигрывала у других антенн с там же или чуть большим усилением. Сравнения проводились с 9-и эл. yagi, 4quads, 4x эл. yagi, 5quads. Незнаю с чем это связано, но эффект наблюдался многократно в разное время и в разных местах (возможно это связано с более широким лепестком). Поэтому рекомендую, не тащить с собой в горы многоэлементные антенны, а взять эту маленькую.

Еще, я пробовал оптимизировать антенну в программе MMANA, но результаты полученные на испытательном стенде не совсем соответствовали тому что показала эта программа.

рис.3

Эту антенну я рекомендую для использования с безлицензионными, маломощными, радиостанциями для диапазона 433-434Мгц. Дальность уверенной связи, на открытой местности, между двумя радиостанциями мощностью 50мВт с описанной антенной, составит 30-50км. в горах, при прямой видимости. Антенна подходит и для стационарного использования в диапазоне 430-440МГц, но кабель должен быть как можно короче.

Имея описанную выше конструкцию, радиостанцию C-568 (мощность передатчика 5Вт) и находясь на южном склоне Эльбруса с высоты 3700м, мне легко удавались связи с турецкими радиолюбителями до которых 300-500км. При этом, на штатную резинку прием отсутствовал. Иногда наблюдались сильные замирания сигналов, иногда приём был очень уверенный.

С горы Бештау (высота 1403м) при использовании этой антенны и VX-1R (мощность 500 мВт) легко удавались QSO с Нефтекумском и Буденновском, расстояние 170-200км. Чтобы лучше разобраться в конструкции антенны, смотрите дополнительные фотографии: фото 1, фото 2, фото 3, фото 4, фото 5.

3x-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ВОЛНОВОЙ НА 435МГЦ С МАКСИМАЛЬНЫМ УСИЛЕНИЕМ,
ДЛЯ ВЫСОКОГОРНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ

Проверено в горах Северного Кавказа!

рис.1

рис.2

рис.3

Наиболее удобный по волновым свойствам диапазон радиоизлучения для маячковой системы поиска 433-435МГц. Наиболее проста, доступная для самостоятельного изготовления и очень приличная по возможностям антенна для этой системы — антенна типа "волновой канал" или "яга", от английского Yagi.

Честно говоря, я хреновый специалист в антенной теории, но на практике мне, всеми правдами и неправдами, даже без спецоборудования, удалось сделать неплохую 4-х элементную ягу для маяка с частотой 433,1 МГц.

Поскольку я сделал две таких антенны и их характеристики оказались идентичными, могу утверждать, что конструкция достаточно отработана и вполне годится для повторения.

Материалы

Материалы для антенны недорогие и не дефицитные, но хочу обратить внимание, что надо как можно точнее выполнить все рекомендации по размерам и материалам. Иначе за результат не гарантирую. Антенна — дело тонкое.

Прежде всего, нам понадобятся медные прутки диаметром 4,4 мм. Именно медные и именно такого диаметра. На крайняк 4,5мм. Для этого на строительном рынке находим в электротоварах кабель с медными жилами нужного диаметра. Будем делать из него рабочие элементы антенны.

Затем надо купить в сантехнике дюймовую ПВХ трубу. Диаметр примерно 25 мм. Метра будет достаточно.

Важным элементом антенны является высокочастотный кабель. Нужен кабель с сопротивлением 50 Ом, например RG58. Я, правда, в первом варианте антенны использовал обычный телевизионный кабель (75 Ом), и особых проблем не испытал. Оптимальная длина кабеля 60 см, но можно и поварьировать из соображений удобства.

Обязательно надо продумать соединение антенны с рацией, т.е. кабеля с рацией. Модель разъема зависит от рации, к которой подключается антенна. Я использую китайскую рацию Baofeng. Для нее нужен разъем типа SMA. Его можно приобрести на Алиэкспрессе, только не надо путать с RP-SMA. Очень хорошее решение, которое я применил во втором варианте антенны, купить на Алиэкспрессе кабель с уже пристыкованным разъемом. Такие по 50 см длинной тоже продаются на Алиэкспрессе.

Кабели и разъемы можно поискать на радиорынках. Разъем можно и сколхозить, но в современных условиях в этом нет необходимости.

Понадобятся еще кое-какие мелочи, будет ясно по ходу, ну и чтобы попаять, посверлить, попилить.

Изготовление

Собираем антенну согласно схеме на рис.1.

Нарезаем из медной жилы элементы антенны с максимально доступной точностью.

Отрезаем для несущей части, бума, кусок пластиковой трубы. Чтобы элементы антенны были расположены в одной плоскости, применяем хитрый способ сверления. Сначала по краям бума просверливаем отверстия для пары гвоздей, диаметром в районе 3 мм. Гвозди должны плотно входить в отверстия без люфта. Отверстия должны быть примерно в одном направлении. Прибиваем этими гвоздями бум к ровному деревянному бруску. Так мы жестко фиксируем бум и получаем четкую опору для сверления. Теперь, разметив положения отверстий для элементов антенны, засверливаем сверлом 4,2 мм на сверлильном станке, оперев на столик станка брусок с бумом. Если сверлите дрелью, то нужен станочек для дрели. Отверстия получаются строго в одной плоскости и в одном направлении.

Теперь вставляем элементы антенны в соответствующие отверстия согласно схеме. Вставляются они в натяг и хорошо держатся. При желании можно подмазать суперклеем стыки элементов с бумом. Предварительно, конечно надо все отцентровать. Чтобы вставить вибратор придется проявить некоторую сноровку и сообразительность, но главное — надо предварительно залудить припоем торцы вибратора, дабы облегчить припайку кабеля в перспективе. И еще, прежде чем вставлять вибратор, надо просверлить в стенке бума отверстие 12 мм в районе размыкания кольца вибратора, т.е. нулевой точки. Это отверстие делается, естественно, перпендикулярно направлению отверстий под элементы и нужно для доступа к торцам вибратора для подпайки кабеля.

Как пишут спецы, просто подсоединить кабель к вибратору будет неправильно. Надо организовать согласование кабеля с вибратором. Наиболее удобным способом согласования, на мой взгляд, является, так называемый, четвертьволновой стакан. Делается он очень просто. Со стороны контакта кабеля с вибратором на расстоянии 120 мм от края снимаем узкую полоску изоляции кабеля, обнажая полоску оплетки примерно 5 мм шириной. Далее берем полосу пищевой фольги шириной 120мм и обматываем крайний участок кабеля этой фольгой с заходом на оголенную оплетку. Тонкой проволокой прижимаем фольгу в районе оголенной оплетки, обеспечивая контакт фольги с оплеткой. Можно это место пропаять. Вместо фольги можно взять кусок оплетки с другого кабеля. Длина стакана получается 115 мм.

Теперь можно закрепить фольгу термоусадочной трубкой. Для фиксации кабеля в буме я надел на кабель пробку из пористой резины. Если к кабелю уже присоединен разъем для рации, то можно его паять к вибратору. Паяем через окошко 12 мм, которое мы подготовили — оплетку к одному торцу вибратора, центральную жилу к другому. Зафиксировав кабель резиновой пробкой от болтанки и смещения, мы завершаем изготовление антенны.

Использование

Антенна используется с рацией в качестве приемной. Принимается сигнал от радиомаяка, установленного на ракете. Дальность приема зависит от многих факторов. Я на практике получал 600-800м. Это при обычных условиях — ровное поле и маяк лежит на земле.

Направление на ракету определяется по максимуму громкости принимаемого рацией сигнала, который должен соответствовать прямому направлению антенны на ракету. Чем острее диаграмма направленности антенны, тем по идее проще определить направление. Расчет в программе MMANA-GAL дает диаграмму, как показано на фото. Практическую диаграмму можно получить с помощью самодельного индикатора излучения.

На практике все получается несколько сложнее. На современных рациях вмешивается аппаратная компенсация силы сигнала от источника. Это очень мешает нахождению максимума сигнала. Я применил обходной маневр, который дал очень неплохой результат. Сначала определял примерное направление на ракету. Затем определял минимум сигнала при отклонении антенны влево, минимум при отклонении вправо и брал результирующее направление по биссектрисе. Такой способ дал очень хороший результат как в полевых испытаниях антенны, так и в конкретном поиске ракеты Эврика-1, пуск от 22.07.2014. /15.08.2016 kia-soft/

Модификация 5-ти элементная

Схема представлена на рис.2. Технология и материалы все те же. Кабель 50 ом. Разъемчик к рации типа SMA с Алиэкспресса.

Естественно, размеры дополнительного директора брались не с потолка, а просчитывались в программе MMANA-GAL. Расчет показал возможность увеличения усиления антенны, хотя и не большое. Форма диаграммы направленности не супер вытянутая, но есть один существенный нюанс — заметно возросло отношение максимального и минимального сигнала.

Полевые испытания очень обнадежили. Если 4-х элементка уже затыкалась на 800м, то 5-ти элементная модификация ловила на 800м очень уверенно. К сожалению, проверить полную рабочую дальность не хватило расстояния поля, но думаю на 1000м работать должна. Это в условиях прямой видимости, когда маяк лежит на земле. От маяка тоже зависит, я работал с Rockwell-B7+ от Слона. Его мощность 100мВт.

При испытаниях выяснилась одна любопытная вещь. Я выше упоминал, что значительно увеличилось отношение максимального и минимального сигнала. Это оказалось очень полезным при поиске по минимуму сигнала. Т.е. мы поворачиваем антенну до максимального ухудшения сигнала в обе стороны, а направление поиска получаем по биссектрисе этих двух направлений. В условиах современных раций с АРУ это наиболее надежный способ. Так вот в данном случае у 5-ти элементной антенны получилось очень четкое падение сигнала на определенном угле, что сильно облегчило задачу определения направления поиска.

В общем, модификация оказалась весьма полезной. Антенна успешно была использована при запуске ракеты Круиз-1М. /20.08.2017 kia-soft/
***