UHF Yagi 10 στοιχείων
για το UpLink του AO-40

Οι περισσότεροι πομποδέκτες All-mode UHF έχουν 15-25 Watts ισχύ εξόδου, συνεπώς αν η κεραία μας έχει απολαβή της τάξεως των 10 DBd (τουλάχιστον), είναι εύκολο να επιτύχουμε την απαραίτητη ERP.
Ιδανική για το UpLink του AO-40 είναι η "δεξιόστροφη πόλωση", γνωστή σαν Right Hand Circular Polarization (RHCP), αλλά ο ΑΟ-40 είναι εκπληκτικά ευαίσθητος δορυφόρος και μπορεί να γίνει πολύ καλά επικοινωνία χρησιμοποιώντας "γραμμική πόλωση", όπως π.χ. η κάθετη. (Βέβαια, όπως προανέφερα, η πλέον ιδανική πόλωση για τον δορυφόρο είναι η "δεξιόστροφη" (RHCP), αλλά αυτό θ' αποτελέσει αντικείμενο άλλης σελίδας μου στο εγγύς μέλλον.)

Αναζητώντας κάποια ιστοσελίδα που περιγράφει επαρκώς την κατασκευή μίας παρόμοιας κεραίας, βρήκα πολύ ενδιαφέρουσα την κατασκευή του ON1DHT, ο οποίος όμως δυστυχώς αναφέρει μόνο τα βασικά χαρακτηριστικά μίας UHF κεραίας με 10 στοιχεία και απολαβή 11,8 DBd.
Η κεραία που περιγράφεται στην σελίδα αυτή είναι βασισμένη στην προαναφερθείσα, αλλά εδώ υπάρχουν όλες οι λεπτομέρειες κατασκευής κλπ., ώστε να έχει μία πληρέστερη εικόνα, αν αποφασίσει κάποιος να την κατασκευάσει. Επίσης υπάρχουν διαγράμματα ακτινοβολίας κλπ. από το πρόγραμμα υπολογισμού κεραιών "YagiMax".

FIG.1

Η FIG.1 εικονίζει τον πίνακα από το πρόγραμμα YagiMax, όπου φαίνεται η σχέση Forward Gain & F/B σε σχέση με την συχνότητα.

Η κεραία έχει απολαβή 13.59 DBi (11.5 DBd) με 26 DB F/B, τιμές ιδιαίτερα καλές για μία κεραία με μόλις 1,5 μ. Boom.
H FIG.2. παρακάτω εικονίζει τις διαστάσεις της κεραίας.

FIG.2

Η κεραία έχει επιλεχθεί έτσι ώστε να παρέχει το μέγιστο δυνατόν Gain με το μικρότερο δυνατό μήκος. Αν θέλουμε 3-4 DB περισσότερο, χρειαζόμαστε σχεδόν διπλάσιο Boom (σε μήκος) και πολύ μεγαλύτερο αριθμό στοιχείων ! Είναι λοιπόν συμφέρον να διατηρήσουμε την κεραία σχετικά μικρή μεν, αλλά με το μεγαλύτερο εφικτό Gain αφ'ετέρου, όπως τα 11.5 DBd της 10 El. Yagi που περιγράφεται στην σελίδα αυτή. Από την άλλη πλευρά, μία κεραία με αυτές τις διαστάσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα και για ένα "φορητό" σύστημα. Το 1,5μ. μήκος της, την καθιστά εύκολη στην τοποθέτηση μέσα σ'ένα πορτ-μπαγκάζ αυτοκινήτου, μαζί μ'ένα μικρό δορυφορικό "πιάτο" της τάξεως των 60 εκ.

Κατασκευή

Η κεραία κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας για Boom, τετράγωνο σωληνωτό αλουμίνιο 15x15 mm. Για το δίπολο μόνον, έχει χρησιμοποιηθεί σωληνωτό αλουμίνιο, διαμέτρου 8 mm. Τα υπόλοιπα Elements είναι κατασκευασμένα από ράβδους αλουμινίου διαμέτρου 5 mm.

Είναι πολύ σημαντικό για την σωστή συμπεριφορά και απόδοση της κεραίας, να διατηρηθούν οι διαστάσεις ακριβείς στο δίπολο, τα στοιχεία και στις αποστάσεις μεταξύ τους, όπως αυτές εικονίζονται στον παρακάτω πίνακα.

Η κεραία χρειάζεται για την στήριξή της στον ιστό, ένα "Bracket"(δαγκάνα). Το Bracket αυτό πρέπει να τοποθετηθεί πίσω από τον ανακλαστήρα, ΠΟΤΕ μεταξύ των στοιχείων γιατί επιρρεάζει δραματικά τους λοβούς ακτινοβολίας! Για τον λόγο αυτό, το Boom δεν είναι στην πράξη 148.5 Cm, αλλά λίγο μεγαλύτερο, ώστε να υπάρχει ο απαραίτητος χώρος που θα "πιάσει" το Bracket πίσω από τον ανακλαστήρα της κεραίας.
Αν πρέπει να στηρίξουμε αναγκαστικά την κεραία από το κέντρο της, μπορεί αυτό να γίνει με την απαραίτητη προυπόθεση ότι το άνω κομμάτι του ιστού που θα στηριχθεί η κεραία, δεν θα είναι μεταλλικό αλλά από κάποιο μονωτικό υλικό π.χ. ράβδος τεφλόν, ερταλόν ή από ξύλο στην χειρότερη περίπτωση και θα έχει μήκος τουλάχιστον 1μ.

ΤΟ ΔΙΠΟΛΟ


Fig.3

Η Fig.3 εικονίζει τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες του διπόλου (το σχέδιο είναι του ON1MU).

Το δίπολο πρέπει να είναι μονωμένο από το Boom, για τον λόγο αυτό είναι απαραίτητη η χρήση ενός πλαστικού κουτιού, σαν αυτό που χρησιμοποιούν οι κεραίες TV για την στήριξη των διπόλων.

'Ολα τα υπόλοιπα στοιχεία (Elements) της κεραίας είναι "δεμένα" απ'ευθειας στο Boom, χωρίς να υπάρχει μόνωση. Για την στήριξη των στοιχείων, χρησιμοποίησα μικρές αλουμινένιες λωρίδες, τις οποίες έχω λυγίσει γύρω από το στοιχείο και με τον τρόπο αυτό, στηρίζω το κάθε element επάνω στο Boom. Πρόσθετα, έχω τρυπήσει το κάθε στοιχείο ακριβώς στο κέντρο του, μ'ένα μικρό τρυπάνι διαμέτρου περίπου 3,5mm. Στην συνέχεια πέρασα διαμέσου της τρύπας αυτής μία μικρή βίδα ή ένα πριτσίνι, έτσι ώστε να στηριχτεί το στοιχείο επάνω στο boom (βλέπε εικόνες παρακάτω).

Fig.4

Μία δεύτερη βίδα (ή πριτσίνι) είναι περασμένη ακριβώς μπροστά από το στοιχείο, εκεί που "πατάει" η αλουμινένια λωρίδα επάνω στο Boom. Μέ το τρόπο αυτό, διασφαλίζουμε την σταθερότητα του στοιχείου, έτσι ώστε να μην γυρίζει από τον αέρα γύρω από την πρώτη βίδα, δηλ. εξασφαλίζουμε να είναι το στοιχείο πάντα κάθετο επάνω στο Boom. Με την απλή αυτή μέθοδο, η μηχανική αντοχή της κεραίας μας είναι πάρα πολύ καλή.

Fig.5

To "Bazooka" !

Η κεραία αυτή κάνει χρήση μίας ασυνήθιστης μεθόδου matching, γνωστής σαν "Bazooka". Αυτό γίνεται για τον λόγο ότι το δίπολο είναι ένα "ζυγισμένο" ηλεκτρικά στοιχείο (balance), αντίθετα με την γραμμή μεταφοράς που είναι "UnBalance". Αν είχαμε το ίδιο πρόβλημα σε μία κεραία HF θα χρησιμοποιούσαμε ένα από τα γνωστά μας BALUN 1:1 και η δουλειά μας θα γινόταν εύκολα. Στα UHF όμως προτιμούμε την χρήση του Bazooka, μεταξύ "Balance διπόλου" και "Unbalance" Coaxial καλωδίου. Υπ'όψιν ότι, το "Bazooka" είναι συνδεδεμένο ηλεκτρικά με το Boom, κοντά στον ανακλαστήρα, με μία μεταλλική (ή αλουμινένια) λωρίδα.

Η Fig. 6 δείχνει τις λεπτομέρειες στην κατασκευή του "Bazooka".


Fig.6

Το "Bazooka" είναι στην ουσία μία αλουμινένια σωλήνα, διαμέτρου 10mm (1 cm). Το μήκος της είναι 15 cm.
Στην πράξη το coaxial περνά μέσα από την σωλήνα αυτή και μετά συνδέεται στο δίπολο. Η διάμετρος του Bazooka, επιτρέπει να περάσει ένα σχετικά λεπτό Coaxial, όπως είναι το RG58 (ένα μικρό κομμάτι γύρω από τον ρότορα μέχρι το δίπολο, λόγω των μεγάλων απαωλειών που έχει στα UHF) ή το AirCell 7. Αν χρησιμοποιείτε όμως μεγαλύτερης διαμέτρου Coaxial, π.χ. RG213 ή καλύτερο, τότε θα πρέπει το Bazooka να έχει μεγαλύτερη διάμετρο, γύρω στα 15 mm, έτσι ώστε να μπορεί να περάσει διαμέσου του σωλήνα αυτού το Coaxial καλώδιο.

Figure 7

Η παραπάνω εικόνα (Fig. 7) εικονίζει τα E-plane & H-plane της 10 El. UHF Yagi κεραίας.

AO-40 UpLink

Χρησιμοποιώ την κεραία αυτή με κάθετη πόλωση για τον ΑΟ-40, τόσο στο QTH όπου έχω την μόνιμη εγκατάστασή μου, όσο και σαν κινητός σταθμός. Στην τελευταία περίπτωση, χρησιμοποιώ ένα πομποδέκτη Kenwood TR-9500 UHF All-mode Mobile, ο οποίος έχει ισχύ εξόδου 15-17 Watts (και αυτό με μία μικρή "επέμβαση" στο ALC του, διότι η "μαμά" Kenwood το δίνει με ισχύ μόλις 10 Watts.). To coaxial καλώδιο που χρησιμοποιώ μεταξύ πομποδέκτη και κεραίας είναι μόλις 1.35 m (3 λ x VF*), έτσι ώστε να διατηρώ τις απώλειες, όσον το δυνατόν χαμηλότερες, καθ'ότι δεν έχω πολλή ισχύ διαθέσιμη.
Χρησιμοποιώντας το σύστημα αυτό, έχω κατορθώσει να πραγματοποιήσω πολλές επαφές διαμέσου του δορυφόρου AO-40, σαν φορητός ( Portable ) σταθμός. Η "Effective Radiated Power" που επιτυγχάνω είναι περίπου 150 - 170 Watts (15 - 17 W output x 11.5 DB Antenna Gain - 1 έως 1.5 DB απώλειες του Coaxial & του N-type connector).

Στην περίπτωση του σταθερού σταθμού μου, χρησιμοποιώ τον ίδιο πομποδέκτη, αλλά το Coaxial καλώδιο που οδηγεί το σήμα από το Shack μέχρι την κεραία εκπομπής στην ταράτσα μου, είναι δυστυχώς πολλά μέτρα (περίπου 35). Ανάλογα με το τύπο του καλωδίου, οι απώλειες από ένα τόσο μακρύ καλώδιο στα UHF είναι τόσο μεγάλες (4-5 DB στην περίπτωση μου), ώστε να μην επαρκεί μία ισχύς πομποδέκτου 15-17 Watts να επιτύχει την απαιτούμενη ERP, η οποία χρειάζεται για επαφές μέσω του ΑΟ-40. Η απώλεια που έχω από το μακρύ Coaxial, στην πράξη υπο-τετραπλασιάζει περίπου την ισχύ εξόδου του πομποδέκτη μου, συνεπώς από τα 17 Watts που παράγει, μόλις 5 Watts καταλήγουν "μετά βίας" επάνω στην ταράτσα (άκρη του Coaxial)
Λύση: χρησιμοποιώ ένα μικρό UHF-Linear Amplifier, επάνω στην κεραία, πολύ κοντά στο δίπολο. Με αυτό το τέχνασμα, κατορθώνω να έχω ελάχιστες απώλειες μεταξύ UHF-Linear και της κεραίας, μιάς και το Coaxial καλώδιο που συνδέει το Linear και την κεραία, είναι μόλις λίγα εκατοστά ! Το UHF-Linear έχει Gain της τάξεως των 6-7 DB... έτσι, αν στην είσοδό του λάβει 5 Watts, η έξοδος του θα δώσει μία ισχύ της τάξεως των 20 Watts (τουλάχιστον) x 11 DBd κέρδος που έχει η κεραία, η ERP Power είναι περισσότερο από 200 Watts !

Η κεραία αυτή δεν είναι μόνο για το AO-40 Uplink. Μπορεί να χρησιμεύσει για οποιαδήποτε άλλη χρήση στη μπάντα των UHF. Έχει πολύ ομαλή καμπύλη SWR μεταξύ 430 - 440 MHZ.