Kako do dobrog kvada ...

Pre vise od tri godine nastao je jedan quad opisan na stranici ANTENE ovog WEB-a. Na zahtev nekih posetioca WEB-a, ovde cu izneti detalje gradnje ovog quada. Nadam se da ce pomoci onima koji se odluce da ga naprave. Da je mehanicka konstrukcija quada solidna dokazuje cunjenica, da je do danas, pregrmeo nekoliko zaista jakih oluja i tri zimska perioda. A da je elektricno dobro resenje, dokazuje mnostvo uradjenih zemalja u ovim losim prilikama sa malo sunceve aktivnosti.

Resenje je nastalo iz iskustva koje sam do danas stekao, od mog prvog quada koji je nastao jos pocetkom 60-tih.

Pre nego sto krenemo da ga pravimo, moramo ponesto saznati i o teoriji rada jedne takve antene. Treba spoznati pojedinosti koje uticu na karakteristike, kako bi odabrali optimalne parametre.

Uporedimo li quad i beam antene, sa istim elementima, quad ima 2 prednos t: u dobiti i u nizem uglu zracenja. Kod manjeg broja elemenata prednost u pojacanju ispred yagi antene je oko 1.7 dB. Sa vecim broje elemenata ta prednost opada . Kod 5 ili 6 elemenata pa nadalje, razlika u dobiti je jako mala, tako da nije vredna ulozenog truda u zahtevnu mehaniku trece dimenzije.

Sa druge strane, niski ugao zracenja jednog quada ipak cini da njegovi korisnici prvi otvaraju opsege i zadnji odlaze sa njih. Jos jedna prednost ove antene je i u tome sto se na istoj konstrukciji, u jednom volumenu, nalaze multiband antene sa karakteristika "ful size" monobandera, bez trapova i njihovih gubitaka.

Pojacanje i otpor zracenja dvoelementnog quada zavise prevashodno od razmaka izmedju elemenata (Loopa koje se napaja u daljem tekstu DE i pasivnog reflektora u daljem tekstu REF). . Sl.1 i Sl. 2..

Na Sl. 2. se vidi da je promena pojacanja u zavisnosti od razmaka od 01. do 0.25 relativno mala. Najvece pojacanje 2el. quada je u rasponu razmaka izmedju 0.075 i 0.2 talasne duzine. Ako odaberemo razmak od 0.175, pojacanje ce nam opasti za zanemarivih 0.2 - 0.3 dB od onog maksimalnog a otpor zracenja je oko 125 oma. Ovaj otpor zracenja je onaj koji se sa cetvrtalasnim koaksijalnim transformatorom, kabelom karakteristicne impedancije od 75 oma, lako transformise na potrebnih 50 oma.

Shematski prikaz prilagodjenja (za svaki opseg posebnan vod) :

Quad sa 2 el. (125 oma) ----------->Cetvrtalasni koaksijalni trafo (125 x 50)1/2 = 79 oma ------->RTx (50 oma) ili koax 50 oma proizvoljne duzine.

Na ovaj je nacin izvrseno prilagodjenje sa najjednostavnijim zahvatima i materijalom, cime smo obezbedili da je sistem efikasan i da se lako moze zastiti od atmosferskih uticaja. Drugi nacini prilagodjenja bili bi zahtevniji i stvorili dodatnooko toga mnoge probleme.

Ovim postupkom smo defitivno odredili priblizne dimenzije antne:

* Krajeve zalemiti u zatvorenu petlju

** Mere razmaka nisu kritcne.

Mehanika

Osnov quada cine nosac (buzdovan) i kraci. Buzdovan je od alumunijumskih cevi a kraci od 8 kom pecaroskih stapova, nazivne duzine od 10m. (Tanki vrhove se nakon prve montaze odbace). Konstrukcija je neverovatno laka, toliko, da je jedan covek lako prenosi po kosom (krovu. Sl. 3.)

Sl. 3. YU7DZ sa lakocom prenosi antenu na kosom krovu.

DE i REF su napravljeni od licnaste izolovane zice (P/F) preseka 1.5mm2. Rastojanja elemenata fiksirana su sa najlonom za pecanje, precnika 2.5mm. Elementi i najloni se pricvrscuju na krake sa obujmicama sa zavrtnjevima za stezanje, koje se cesto koriste za pricvrscenje plasicnih/gumenih creva na kojekakve prikljucke. Elementi i najloni se preko "praseceg repica" pricvrste za krake quada. SL. 6 i Sl. 7. tako da se dimenzije lako koriguju. Najloni se posle zatezanja fiksiraju gnjecenjem cevcicama, kroz koju su provuceni. U tu svrhu dobro dodju papucice za provodnike preseka od 2.5mm2. Gornu polovinu quada prvo montirati na malom stubu nabijenom u zemlju tako da su gornji delovi pristupacni. Stub se mora povecati za montazu donjeg dela. Kada je prva montaza zvrsena, na red dolazi ona zavrsna sa podesavanjem . Za sva tri opsega moraju se napraviti cetvrtalasni transformatori od koaksijalnog kabela karaktericne impedancije od 75 oma. Tacnu duzinu ovih transformatora mozete dobiti na dva nacina: Da verujete u podatke proizvodjaca (trgovci to mahom neznaju) i izracunete ili Da sami izmerite tacnu duzinu (preporucujem!). Ja sam se opredelio za ovo drugo resenje, jer malo koji prodavac moze dati tacan podataka o faktoru skracenja kabela, bitan podatak za proracun. Nacin na koji se pravi cetvrtalasni transformator opisan je u daljem tekstu.

Buzdovan quada:

Kod izrade ovog dela treba povesti racuna da dimenzije elemenata budu sto tacnije prenesene, jer one definisu prostorne uglove krakova. ovi opet definisuvelicinu i rastojanje elemenata antene.

Prvi korak kod pravljenja buzdovna su trouglovi. Sacinjeni su od Al lima najmanje debljine od 4mm. Vrhove trouglova osencene na Sl. 4, u duzini od 15 mm treba odstraniti. Na novo dobivenu povrsinu naslanjace se krajevi krakova (Prsten sa navojem za poklopac pecaroskih stapova).

Za kompletiranje buzdovana potrebno je jos 4 Al cevi sa debljim zidovima (2-3mm) duzine 325mm za krake REF i 4 kom od istih cevi po 295mm za krake DE. Proveriti (pre varenja) dali ove cevi glatko i bez zazora ulaze u najdeblju cev kraka, sa one strane na kojoj je poklopac stapa. Sve Al cevi moraju da leze u krakovima bez zazora. I mali zazor vremenom dovodi do ostecenja krakova i njihovih lomova. Ivice ovih Al cevi moraju biti oborene u protivnom ostetice krake sa unutarnje strane i opet dovesti do lomova.

Boom buzdovana je napravljen od debelozidne Al cevi precnika min 45mm. debljine zida 5mm, duzine ca 700mm. Sl. 5.

Priprenljene trouglove navariti na cevi - nosace krakova uz prethodno poravnanje cevi sa najkracom stranom trougla, tako da sa stranicom trougla lezi u jednoj ravni. Ova ce ravnina naleci na boom i kasnije za njega zavariti. Obrati paznju, da duze cevi treba zavariti na trouglove reflektora a krace na trouglove DE. Nakon varenja pomenutu ravninu oturpeisati tako da lepo naleze na oblinu booma.

Dobivene podsklopove sada navariti na boom. Podsklopove za REF na jednu a podsklopove za DE na drugu stranu booma. Rastojanje osi nosaca REF i DE krakova mereno na na boomu je 480mm. Sl. 5.

Kod zavarivanja posklopova na boom, u boom staviti celicnu cev, kako bi se smanjile devijacije koje bi nastale tokom varenja. Da bi ojacali boom, nako varenja, u cev booma nabijemo oblicu tvrdog drveta prethodno potopljenog u nekim od impregnata (Sadolin ili sl.)

Detalji oko pricvrscenja elemenata quada i zatega :

Sl. 6. Svinjski repic i obujmica za pritezanje elemenata za krake. Potrudite se i nabavite obujmice od nerdjajuceg celika.	Sl. 7. Montirani drzac elemenata na kraku quada.

Za dvoelementni quad za 3 banda potrebna su 3 kompleta pricvrsnica po jednom kraku. Krakova ima 8, pa ih je ukupno potrebno 24 + 3 za pricvrscenje drugog kraja DE. DE je za razliku od REF je otvoren na krajevima na kojima se prikljucuje napojni vod, te je zato ovde potreban po 1 komplet vise, za svaki opseg posebno. Za procvrscenje krakova na nosace na buzdovanu, trba nabaviti dodatnih 8 obujmica velicine 25-40mm. Ove obujmice staviti na sam pocetak kraka - najdebljeg dela pecaroskog stapa, odmah do prstena sa navojem za poklopac stapa.

Na mestima na kojim se obujmice pricvrscuju na krake potrebno je omotati nekoliko slojeva PVC izolacione traka, kako se kod stezanja ne bi ostetila struktura krakovi quada.

Na slici nema najlona koji povezuje elemente, tako da sa elememntima cine pravilne quadove (za svaki band po jedan). Ovi najloni se fiksiraju tako da se provukuoko praseceg repica pa kroz cevcice kabel papucice (2.5mm2) i nakon zatezanja se fiksiraju gnjecenjem sa kombinirkama. Kod korekcija dimenzija i ponovnog zatezanja najlona na novu dimenziju, cevcice se lako oslobadjaju gnjecenjem cevcica u suprotnom smeru.

Drzaci se na ovaj nacin mogu lako pomicati po kraku quada i formirati pravilne oblike elemenata. Time se postize veca mehanicka stabilnost sistema i bolji estetski izged.

Ugao trouglastog nosaca cevi na koje se naticu krakovi quada obezbedjuju pravi nagib da bi dijagonale quadova za sva tri banda, (elemenata i njihovih najlon zatege), bile sto ravnije. Kod varenja imati na umu deformacije koje pri tome mogu nastati. One mogu znatno da ugroze proporcije sistema. Mala promena u razmaku izmedju DE i REF ne utice mnogo na karakteristiku antene ali moze da destabilizuje mehaniku i izgled.

Napajanje i kako odrediti tacnu duzinu cetvrtalasnog transformatora impedancije ?

Napajanje quadova mozete izvesti na nekoliko nacina. Ja sam se opredelio za ono koje ce mi u eksploataciji praviti najmanje problema. Umetanjem cetvrtalasnog koaksijalnog transformatora, ustedece mi brigu oko izolacije od atmosferskih uticaja i to na duze vreme.

Sta je zapravo cetvrtalasni koaksijalni trafo? To je komad koaksijalnog kabela koji odgovara duzini cetvrtine talasa ali u kabelu (nikako cetvrtalas u slobodnom prostoru!). Kako odrediti talasnu duzinu pa jos i u kabelu? Problem odredjivanja tacne duzine lezi u tome sto je brzina prostiranja talas u koaksijalnom kabelu drugacija od one u slobodnom prostoru, te je zbog toga i talasna duzina drugacija, kraca je od one u slobodnom prostoru. Komad cetvrtalasnog koaksijalnog kabela ima jednu zgodnu osobinu, koju cemo da iskoristimo kako bi odredili tacnu duzinu.

Ako se jedan kraj cetvrtalasnog koaksijalanog kabla prikljuci na VF izvor a drugi ostavi slobodan, onda ce to parce kabela delovati kao kratak spoj na izvor ali samo na odredjenoj frekvencij kada je ta duzina tacno cetvrtinu talasne duzine u kabeli!. Ako to parce kabela prikljucimo na izvor preko neinduktivnog otpora od 50 oma (oklop na oklop a vruce krajeve preko otpora), onda ce izvor VF (predajnik), na talasnoj duzini na kojoj je to prace kabela cetvrtalasne duzine, videti samo tih 50 oma, jer ostali deo napraviti kratak spoj. Na nekoj drugoj frekvenciji u igri nece biti vise samo tih 50, vec nesto kmpleksnije opterecenje i povecati SWR. Ako se izmedju predajnika i otpora stavi SWR metar (za 50 oma), kod minimum ocitanja SWR-a, (vrednosti veoma blizu 1.0), QRG Tx-a je tacna frekvenciju na kojoj je duzina tog parceta kabela cetvrtina talasne duzine. Najednostavnija metoda je da se odreze kabel duzine cetvrtalasa u slobodnom prostoru, stavi na Tx, postavi zeljena frekvencija i reckanjem kabla dovesti SWR na 1 : 1,0.

Kod upotrebe predajnika za ovakvo merenje mora se voditi racuna o minimalnoj snazi na kojoj se moze ocitavati SWR (osetljivost SWR metra) i na disipacju prikljucenog otpornika, koji morada absorbuje tu snagu. Najednostavnije je ovo merenje obaviti sa SWR Analyserom MFJ-259b ili slicnim instrumentom. U tom slucaju mozete koristiti neinduktivni otpor od 0.25W i manje snage.

Duzina kabela koji ce obaviti transformaciju impedancije moze biti i veca od ovako dobijene. Transformaciju ce uspesno obaviti i svaka druga duzina dobijenu mnozenjem ove neparnim brojevima ( 1,3,5, ...). Ta se pogodnost moze dobro iskoristiti kako bi se eventualni nastavak na 50 omski kabel, (koji opet moze da bude proizvoljne duzine), nasao u tavanu ili na nekom drugom skrovitmo mestu gde bi bio zasticen od atmosferkih uticaja. Kraj ovako dobijenog kabela moze se i direktno prikljuciti na uredjaj.

Podesavanje:

Nakon montaze elemenata i najlon zatega, tako da se dobiju dobri oblici quadova i dijagonala, prikljuce se sva tri cetvrtalasna transformatora. Quad se podigne na pomocni stub, tako da donja ivica najveceg elementa (u nasem slucaju elemenata za 14 MHz) bude ca. 1-1.5m iznad povrsine zemlje. Izmeriti SWR i naci minimum. Ako on nije u zeljenom delu opsega, skracenjem i produzavanjem duzine elemenata dovesti ga u zeljenu tacku. Istovremeno skracivati ili produzavati oba elementa na merenom opsegu. (DE i REF). Ako je minimum SWR-a na nizoj frekvenciji o zeljene, oba elementa treba skratiti i obrnuto, ako je minimum SWR na visoj frekvenciji od zeljene, elemente treba produzavatai. U jednom koraku podesavanja duzina skracenja ne bi trebalo da bude veca od po 10cm. Nakon rezanja merenje ponoviti. To ciniti za svaki opseg posebno. Nakon jednog kruga podesavanja (10m - 15m - 20m) podesavanje ponoviti istim redosledom. Ovde se radi o spregnutim krugovima pa ce podesavanje jednog kruga (antene) ima uticaj na drugu!

Treba imati na umu da je antena sada blizu zemlje. Kad se ona postavi na stub 8-10m, rezonantne frekvencije ce nesto porasti. Ponajvise ona na 14MHz, za nekih 100 - 150 kHz. Na 28 MHz za 30 - 50 kHz

Sa podesavanjima ne treba ici u nedogled da bi ste dostigli famoznih 1:1.0. Prakticno se time nista ne bi dobilo a izgubili mnogo vremena i zivaca. Ako je izmereni SWR u opsezima na kojima kanite raditi u granicama od 1:2, to je sasvim OK, jer ta vrednost SWR-a nema prakticnog uticaja na karakteristike antene a na tim frekvencijama gubici u koaksijalnom kabelu su zanemarivi.

Sa drugim nacinima prlagodjenja, na pr. sa GAMA Matchem, samo podesavanje bi bilo nesto lakse, ali problemi nastanu kada atmosferki uticji relativno lako razdese sistem..

Za sve dodatne informacije obratiti se sa e-mailom

ili

na tel. 021 6334 164