Когда берешься за изготовление антенн «Волновой канал» на 144 МГц и 430 МГц, быстро понимаешь: УКВ не прощает разгильдяйства. На частоте 430 МГц длина волны — около 70 см, на 144 МГц — примерно 2 метра. В таких условиях ошибка в пару миллиметров при разметке элементов уже приводит к заметному уходу резонанса и росту КСВ. Поэтому к проектированию пластиковых изоляторов (крепежей для элементов) я подходил не как к «подставкам под алюминий», а как к полноценному узлу, влияющему на электродинамику антенны. 11
Траверса (бум): металл или диэлектрик?
Первое, с чем нужно определиться — из чего делать несущую траверсу. Если это диэлектрик (стеклопластик, ПВХ), элементы можно крепить хоть вплотную к буму, и их электрическая длина останется почти неизменной. Но длинные диэлектрические траверсы на УКВ ведут себя непредсказуемо на ветру и могут «играть», поэтому чаще всего радиолюбители используют алюминиевый профиль.
С металлическим бумом всё сложнее. Металл вносит в центр элемента емкостную реактивность, из-за чего элемент начинает «электрически укорачиваться». Здесь есть два пути:
Вынос элемента. Если мы крепим элемент на диэлектрических стойках, расстояние от элемента до металла бума по осям должно быть минимум половину диаметра бума (если профиль круглый) или половину размера стороны (если квадратный). В этом случае металл влияет минимально, и длину элемента можно не корректировать.
Продевание сквозь бум. Если элемент проходит сквозь металл, обязательно вводится бум-коррекция.
Считаем бум-коррекцию
Для расчетов удлинения элементов при проходе сквозь металл я использую формулу, которую в свое время предложил Гюнтер Хох (DL6WU) и доработал Ян Уайт (G3SEK):
C=(12.5975−114.5⋅B)⋅B
где C — коэффициент коррекции (в долях от диаметра бума), а B — диаметр бума, выраженный в длинах волн:
(где D — диаметр бума в мм, f — частота в МГц).
Чтобы получить искомое удлинение в миллиметрах, коэффициент C нужно умножить на диаметр бума D. Формула работает для бумов диаметром до 0,055λ, если элементы изолированы от металла. Если элемент контактирует с бумом напрямую, C удваивается.
Для примера: на 144 МГц при диаметре бума 20 мм получаем B≈0,0096λ. Коэффициент C будет около 0,110, а значит, каждый элемент нужно удлинить примерно на 2,2 мм (или на 4,4 мм, если он касается бума). Это не теоретические выкладки — таблицы этих поправок давно гуляют по радиолюбительским форумам и подтверждаются практикой.
Почему посадка «в натяг» и доводка сверлом
При разработке посадочных мест под элементы в напечатанных изоляторах я специально сделал их очень тугими, с прицелом на то, что клиент (или я сам) будет доводить отверстие сверлом до нужного диаметра.
Это решение продиктовано двумя вещами. Во-первых, точность. Свободная посадка с зазором в полмиллиметра — это люфт, а на УКВ люфт означает непредсказуемость. Во-вторых, технология FDM-печати. Отверстие, напечатанное вертикально, часто получается слегка эллиптическим из-за усадки пластика и особенностей наложения слоев. Если сразу напечатать «в размер», добиться идеальной цилиндричности сложно. Напечатать заведомо меньший диаметр и пройтись сверлом — значит гарантировать и точный диаметр, и идеальную геометрию, и плотную посадку без малейшего зазора.
На что опирался
При проверке расчетов я не изобретал велосипед, а обращался к классике. Самым полезным источником оказался VHF/UHF DX Book под редакцией Яна Уайта (G3SEK) — там систематизированы данные по бум-коррекции для антенн DL6WU. Также помогли переводные и отечественные труды: книга Г.З. Айзенберга «Антенны УКВ» и классический справочник Карла Ротхаммеля, где подробно расписано влияние металлических цилиндров на вибраторы.
В итоге, изоляторы для 70-см и 2-м антенн — это не просто «пластиковые проставки». Это деталь, от которой зависит, попадем ли мы в резонанс и получим ли те самые заветные децибелы, которые закладывал автор антенны.