Узлы закрепления пассивных элементов антенны

В этом материале постараемся представить Вам на обозрение узлы для закрепления пассивных элементов для направленных УКВ антенн «волновой канал» на диапазоны 144 и 432 МГц.

Это исполнение узла закрепления является, по сути дела, типовым решением для подобных конструкций антенн и продиктовано, прежде всего, совокупностью решений по выбору конструкционных материалов для траверсы антенны, ее размеров, необходимой прочности и долговечности конструкции от воздействия ветровых нагрузок, температурных и погодных условий. Важным в выборе конструкции является наличие необходимых материалов, технологического инструментария и опыта работы с подобными конструкциями. 

 Траверсой этих антенн, по совокупным условиям, были выбраны легкие трубы круглого сечения из дюралюминия: на 144 МГц – диаметром 30 мм, а для 432 МГц – 22 мм. 

Пассивные элементы антенн изготовлены из легкого дюралюминиевого прутка  диаметром 4,5 мм на 144 МГц и диаметром 3 мм – на 432 МГц, но можно использовать соответствующие трубки, при наличии. 

Одним из важных условий конструктивного исполнения данного узла является электрическая изоляция пассивного элемента от металлической траверсы антенны. Эта изоляция выполняется конструктивно, для чего используется листовой стеклотекстолит СТЭФ-У-5 ТУ 16-89И79.0066.002ТУ, толщиной 5 мм для 144 МГц и 4 мм – для 432 МГц.

Конструктивное исполнение узлов крепления показано на рисунке 1 и 2.

  

Рис. 1   Узел антенны на 144 МГц.                                       Рис. 2 Узел антенны на 432 МГц.

Состав узлов, соответственно, показан на рисунке 3 и 4.

 

Рис. 3 Состав узла антенны на 144 МГц.

 

 Рис. 4 Состав узла антенны на 432 МГц

      где:  поз. 1 – пластина - изолятор; поз. 2 - пассивный элемент антенны; поз. 3 – подкладка; поз. 4 – U-образный болт; 5 – гайка; 6 – шайба, А и Б – базовые поверхности.

 При изготовлении деталей узла необходимо обратить внимание на точность выполнения входящих в него деталей, а также на необходимость изготовления специальных приспособлений для изготовления отдельных деталей.

  1. Пластина - изолятор. Эти детали правые и левые.

Наружные размеры стеклотекстолитовых пластин для узлов различны:

-  144 МГц:   60 х 25 ± 0,1 мм, диаметр двух отверстий 4,5 ± 0,2 мм, ширина паза: 4,5 +0,5 мм, глубина паза: 2 -0,25 мм. Базовая поверхность для сверления отверстий в пластенах - изоляторах – А, размер от базы до осевой лини отверстий – 7 ± 0,25 мм; размер между отверстиями на осевой лини симметричен по длине пластины - изолятора и определяется по уточненному диаметру трубы траверсы конкретного исполнения, двух толщин подкладки, диаметру прутка U-образного болта и имеет допуск несоосности ± 0,25 мм. Базовая поверхность для выполнения паза – Б, размер от базы до осевой лини паза – 7 ± 0,25 мм;

 -   432 МГц:     40 х 25 ± 0,1 мм, диаметр двух отверстий: 3,2 ± 0,2 мм, ширина паза: 3,0 +0,2 мм, глубина паза: 1,4 -0,2 мм. Базовая поверхность для сверления отверстий в пластинах - изоляторах – А, размер от базы до осевой лини отверстий – 8 ± 0,25 мм; размер между отверстиями на осевой лини симметричен по длине пластины - изолятора и определяется по уточненному диаметру трубы траверсы конкретного исполнения, двух толщин подкладки, диаметру прутка U–образного болта и имеет допуск несоосности: ± 0,25 мм. Базовая поверхность для выполнения паза – Б, размер от базы до осевой лини паза – 7 ± 0,25 мм.

  1. Изготовление U-образных болтов выполняется слесарным способом, для чего необходимо изготовить специальное цилиндрическое приспособление, отдельно для антенны на 144 МГц (большого размера) и 432 МГц, на токарном станке. Приспособления показаны на рисунке 5.

Рис. 5. Приспособления для изготовления U-образных болтов и подкладок.

Они выполнены как ступенчатые цилиндры. Малый диаметр каждого приспособления соответствует диаметрам труб траверс антенн, на большом диаметре предусмотрены по две проточки, в которых формируются U–образные болты. Внутренние диаметры проточек равны диаметру используемой трубы траверсы, плюс две тощины подкладки, а наружный большой диаметр равен диаметру используемой трубы траверсы, плюс две тощины подкладок и плюс два диаметра соответствующего U–образного болта.

Ширина проточек – диаметр прутка U–образного болта плюс 0,5 мм.

Одна из проточек на каждом приспособлении выполнена с внутренним диаметром равным диаметру используемой трубы траверсы.

При изготовлении заготовки U–образного болта ее длина определяется с учетом диаметра трубы траверсы, двух двойных толщин пластин изолятора и двух комплектов метизов (шайба плоская и по две гайки). Длина заготовок под U–образный болт на диаметр трубы 30 мм и под U – образный болт на диаметр 22 мм, соответственно: 138 мм и 105 мм.

Длина резьбы на U–образных болтах: 18 мм и 14 мм, соответственно. Выполнение резьбы на заготовке U–образного болта выполняется соответствующей леркой на токарном станке, или слесарным методом вручную, зажав заготовку в тисках. 

Для удобства в работе, при использовании слесарного метода, советуем выполнить предварительный технологический изгиб заготовки.      

Для этого необходимо:

- установить заготовку в проточку цилиндрического приспособления;

- касаясь центром заготовки к проточке, согнуть ее под углом 110 - 120 градусов;

- закрепить заготовку в тисках и нарезать резьбу с одной стороны заготовки;

- переустановить заготовку другой стороной, нарезать резьбу с другой стороны заготовки.

После нарезки резьбы на U–образных болтах, производится их гибка до необходимой формы. Удобно это выполнять в цилиндрическом приспособлении, закрепленном в тисках, используя деревянный или резиновый молоток.

 3 Подкладка.

Изготавливается из листа мягкого алюминия толщиной 0,5 мм и шириной 20 мм для 144 МГц и 15 мм – 432 МГц. Длина заготовки, соответственно: 78 и 53 мм. Гибка уголков, образующих отверстия для U – образных болтов, выполняется слесарным способом с использованием оправки – отрезка прутка пассивного элемента антенны, соответствующего диаметра. Окончательная гибка до необходимой формы выполняется в соответствующем цилиндрическом приспособлении.

Самой сложной деталью в этом узле является пластина-изолятор. От точности ее изготовления зависит механическое качество всего узла. Для сверления отверстий сначала необходимо изготовить два простых приспособления – кондуктора. На рисунке 6 показан кондуктор для сверления отверстий пластины - изолятора узла антенны на 432 МГц.

Рис. 6.  Групповой кондуктор для сверления отверстий в пластине-изоляторе.

Аналогично выполнен кондуктор для узла антенны 144 МГц.

На рисунке 7 изображен кондуктор со стороны закладки пластин-изоляторов.

 

Рис. 7. Вид на кондуктор со стороны закладки деталей

Емкость кондуктора – четыре пластины (см. рис. 6). Размеры емкости для закладки деталей выполнены по оптимальным размерам пластин, что позволяет установить четыре детали одну над другой, по трем привалочным плоскостям приспособления довольно точно в поле допуска, и зафиксировать детали болтом. Корпус кондуктора изготавливается методом сварки.

Обратите внимание на исполнение привалочных стенок емкости для закладки деталей. В углах имеются вертикальные щели, по которым необходимо точно пакетировать детали (см. рис. 6). При изготовлении кондуктора, наличие этих щелей позволяет доводить малыми напильниками внутренние размеры емкости для закладки деталей. 

Сверление отверстий должно производиться на вертикально-сверлильном станке или дрелью в штативе. Последовательно выполняются два отверстия в деталях через кондукторные отверстия верхней плиты приспособления. Выход сверла после сверления обеспечивается через отверстия в основании кондуктора, располагаемого на плоскости стола станка. За основание кондуктор удерживается рукой на столе.

Важной операцией при изготовлении пластины-изолятора является фрезерование паза для закрепления пассивного элемента антенны. Его лучше выполнять на вертикально-фрезерном станке пальчиковой фрезой, соответствующего диаметра, по размерам.

При этом возможны два типа паза.

  1. Прямоугольный паз. Пальчиковой фрезой производится фрезеровка паза под углом 90 градусов к плоскости детали, на глубину чуть меньшую половины диаметра прутка элемента (2–О,25 мм). При сборке узла должен образоваться зазор между двумя пластинами. Этот зазор должен быть от 0,5 мм до 1 мм. При этом пассивный элемент должен надежно фиксироваться U–образным болтом в собранном виде.
  2. Треугольный паз. Пальчиковой фрезой производится фрезеровка паза под углом 45 градусов к плоскости детали (в сечении получается треугольный паз!) При этом диаметр фрезы может быть 10 – 15 мм. Глубина треугольного паза должна быть такой, чтобы при установке пассивного элемента образовывался зазор между двумя пластинами. Этот зазор должен быть от 0,5 мм до 1 мм. При этом пассивный элемент должен надежно фиксироваться U-образным болтом в собранном виде.
  3. Существует еще один способ изготовления паза на пластине-изоляторе. Это ручной слесарный способ, которым проще всего выполнить треугольный паз, но качество изготовления паза сильно зависит от квалификации исполнителя.

Вначале, по разметке, ручной ножовкой по металлу выполняется прорез по центру будущего паза, при этом глубина прореза задается установкой (зажатием) в тисках пластины - изолятора, а глубина реза ограничивается губками тисков. Далее, вначале трехгранным личным напильником аккуратно паз распиливается под угол 60 градусов, а потом четырехгранным личным напильником распиливается под угол 90 градусов и на окончательную ширину, которая определяется натурными промерами при установке в паз отрезка прутка пассивного элемента антенны.

Проверочный критерий - зазор между двумя пластинами- изоляторами с элементом антенны должен быть от 0,5 мм до 1 мм, продольная ось пазов двух сопрягаемых деталей должна совпадать и паз должен быть строго параллелен большей стороне пластины, а глубина паза должна быть одинакова по всей его длине! Изготавливать нужно совместно пару пластин: левую и правую, и в дальнейшем выполнять селективную сборку узла, помечая пары пластин. Этот способ требует исполнителя высокой квалификации.  Пробуйте!  

Предварительную сборку каждого узла двух антенн необходимо выполнять в цилиндрическом приспособлении. На рисунке 8 и 9 показаны собранные узлы. Здесь отчетливо виден зазор между пластинами изоляторов. Этим обеспечивается удержание пассивного элемента в узле.

 

           1ris.91m.jpg - 17.13 kb

                                Рис. 8 Узел антенны 432 МГц.                                          Рис. 9.  Узел антенны 144 МГц.

 После сборки антенны, распайки и фиксации фидерного кабеля обычно производится проверка работоспособности антенны, измерения всех её основных электрических и механических характеристик. В это время, при необходимости, можно произвести некоторую подстройку параметров антенны.

С помощью описанных узлов можно изменить положение пассивных элементов на траверсе для улучшения основных параметров антенны и окончательно закрепить их на ней. Окончательную фиксацию желательно выполнить с помощью эпоксидной смолы, которую необходимо расположить в пазах пластин-изоляторов и в образовавшемся зазоре между пластинами-изоляторами, между трубой траверсы и подкладкой, а также  в местах касания изолятора и трубы траверсы.

Необходимо помнить, что желательно применять эпоксидную смолу стойкую к ультрафиолетовому излучению солнца, при этом смолу необходимо готовить по рецептуре, указанной в инструкции по ее применению. Перед нанесением смолы на поверхности деталей, их необходимо тщательно обезжиривать.

Наносить смолу необходимо в достаточных количествах, убирая излишки ветошью.

Помните о важности соблюдения техники безопасности при проведении всех работ!

В заключение необходимо отметить, что данная конструкция узлов крепления пассивных элементов УКВ антенны «волновой канал» с круглой, легкой трубой-траверсой, является одной из самых оптимальных, исходя из совокупности конструкционно-технологических факторов. Она может быть свободно повторена радиолюбителем средней квалификации.

Игнатов Г.С., UT1HT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последние изменения Четверг, 28 Май 2020 10:01