<< Innoplaza << Antennisivut Plasmasivut >> Lennokki >> Luurankokvadi >>
Teksti: 17.12.1992 J. Hartikka.
Päivitetty 03.01.2004.
Lentokvaki kahdelle metrille
- Terve, Ilmari. Huomasin tässä koiraa ulkoiluttaessa, että laskit kahden
metrin antennia alas. Tarvitsetko apua?
- Terve, Osmo. Kiitos kysymästä, tämä aneetti ei paina kuin vajaa pari kiloa, sen
kyllä hoitelee yksinkin.
- No tuo on kyllä ufojuttuja, sehän on hyvinkin kuusimetrinen harava, ei sellaista voi
yhdellä kädellä pyöritellä mastossa.
- Arvasit pituuden täsmälleen oikein, mutta tätä kyllä jaksaa nostella jopa yhdellä
sormella. Laske se Musti tähän pihalle ja koeta vaikka!
- Varovasti... oho! Sehän on yhtä kevyt kuin onkivapa, hyvä jotta ei lentoon lähde!
Antenni kuin lentokone
- Tarkalleen sanottuna 1,85 kg mukaanlukien 4 m pätkä RG-58/U syöttöjohtoa, ja
kymmenen elementtiä 144 MHz:lle kolmen aallon puomilla.
- Ei uskoisi, jos ei omin käsin tuntisi... mutta noinkohan näin heppoinen harava
kestää ylhäällä?
- Aivan samoin kuin lentokone, se kestää ylhäällä juuri siksi että se on tarpeeksi
kevyt ja aerodynaaminen. Tämä antenni on jo kestänyt vaurioitta mastonhuipussa kahden
syksyn ja talven myräkät.
- Olkoon vaikka miten aerotyraaminen, mutta mitä sillä on antennin vorkkimisen kanssa
tekemistä?
- Maailman tuulet ne antenniakin heittelee, Osmo hyvä. Huomaat, että tämän antennin
elementit ovat ohutta, joustavaa 2 mm lankaa, ja puomi pyöreää 22 mm lasikuituputkea,
ilman yhtään viistotukea. Elementtien kiinnityskin on tehty välttäen ilmanvastusta
aiheuttavia kiinnikkeitä. Ei ole paljoa, mihin tuuli tarttuisi.
- Mutta eikös tämä ole vähän vääräoppisesti tehty, tämä puomihan ei ole edes
metallia?
- Antenni ei vorki puomillaan, etenkään jagit, kvadit ja kvakit, niinkuin tämä.
Antenni vorkkii elementeillään. Puomi ainoastaan hieman vaikuttaa elementtien
mitoitukseen, mikäli se on johde.
- Sanoit, että kvaki. Onko sillä jotain tekemistä noiden kahden neliömäisen elementin
kanssa?
Isä Yagi, äiti Quadi
- Täsmälleen. Ensiesittelynsä QST:ssä jälkeen kvakista (quagi) tuli eräs
itserakentajien suosituimmista 144 MHz tehoantenneista. Sen säteilijä ja heijastaja ovat
kvadielementtejä (quad) ja suuntaajat suoria puikkoja, eli jagielementtejä (yagi). Mitat
sain Rollen -2BEW VHF-palstalta vanhasta Vipusesta. Esitettyä 8-elementtistä pidentäen
kahdella elementillä syntyi tämä kvaki kahden metrin bandille kolmen aallon puomilla (3
x aallonpituus 2 m = 6 m). Kvaki on laajakaistainen, ja mittojen mukaan tehtynä
virittämättä toimiva antenni.
- Näkyvät oleva nuo elukat aika harvakseen puomilla, eikös ne olisi voinut saman tien
laittaa puolta lyhyempään tilaan? Tai enempi elementtejä puomille, niin olisi saanut
enempi geiniä?
- Katsos, Osmo, elementtimäärä ei määrää antennin vahvistusta, vaan puomin pituus,
tietenkin edellyttäen, että antenni on oikein mitoitettu. Toisin sanoen, jos laittaisin
tälle puomille vaikka 17 elementtiä kymmenen sijasta, antennin vahvistus ei olennaisesti
muuttuisi.
- No nyt puhut kyllä ihan ristiin, vastahan väitit, ettei puomi vorki antennissa!
- Ei puomi itsessään mitään merkitsekään, ainoastaan sen pituus. Voit vaikka
ajatella asiaa niin, että mitä laajemmalle alalle antennia voidaan levittää, sen
suuremman osan se myös pystyy pyydystämään ohikulkevasta radioaaltorintamasta, eli sen
tehokkaampi antenni on. Ei ole tosiaankaan olemassa mitään pientä huipputehokasta
ihmeantennia, aaltojan sieppaaminen laajalta alalta edellyttää aina myös laajaa
antennia. Mutta ei sen välttämättä tarvitse olla rakenteeltaan raskas.
- Ahaa, eli samanpainoisella antennilla enempi geiniä?
Terveellinen kevytkvaki
- Oikeinpa oivalsit. Jos rakennat antennin, jossa on muihin vastaavantehoisiin verrattuna
puolta pienempi tuulipinta-ala ja painostakin puolet pois, voit stakata niitä kaksi
kappaletta samaan mastoon, joka muuten kestäisi vain yhden. Eli tuplavahvistus,
periaatteessa 3 dB. Tällaista kevytkvakia voisit laittaa kolmekin kappaletta,
kääntäjää tai mastoa rasittamatta enempää kuin yhdellä tavallisella
alumiiniantennilla.
- Joo, minulta tuuli rikkoi kääntäjän viime talvena. Olisi pitänyt kevyempi antenni
laittaa kuin se 20-elukkainen. Näitä kvakeja voisikin laittaa sinne kaksi
päällekkäin.
- Niin voisi, ja vahvistus olisi silloin samaa luokkaa tai karvan verran parempi kuin
20-elementtisellä viiden aallon eli 10 m puomilla.
- Noistahan syntyisi varmasti mukava nelikkokin?
- Kyllä, kvaki käy hyvin neljän antennin ryhmiin. Tukikehikon ei tarvitse
kevytkvakeilla olla järeämpi kuin tavallisesti viisielementtisillä, ainoastaan
antennien väliä on pidennettävä kvakin kolmen aallon puomia vastaavaksi, noin
neljään metriin. Nelikon laskennallinen vahvistus on 6 dB yli yhden antennin. Hei, älä
pudota sitä lintulautaa!
Antennin ympäristöpäästöt
- Anteeksi, innostuin kun rupesin mallaamaan nelikkoa. En muistanut, että antenni oli
vielä kädessä, lasketaan tähän maahan...
- No, ei linnut tästä kvakista tykkää muutenkaan. Elementit ovat niin ohuet, että
aina kun yrittävät niille istua, tekevät mukin.
- Tämä näyttää ikäänkuin häviävän ympäristöön heti kun sitä katsoo kauempaa.
Jos ei linnuille, niin taitaisi kuitenkin ympäristönsiistijöille olla mieleen?
- Se on lisäetu pienestä tuulipinnasta. Poissa silmistä, poissa mielestä. Ja onhan
sitäpaitsi havaittu, että jos antenni ei näy, se jostain syystä ei yleensä aiheuta
myöskään TVI:tä...
- No tuo on jo suorastaan kieroa. Hei, Musti, irti siitä! No nyt se lähti viemään
sitä kvakia hampaissaan...
- Haluaa varmasti leikkiä sillä niinkuin isäntänsäkin.
- Musti! Ei sinne metsään! No nyt se juoksee noiden puiden välistä! MUSTI!
- Oho, tulipas äkkipysäys!
- Antennin puomi taipui ihan mutkalle, taisi vääntyä pilalle koko aparaatti?
- Tuskinpa. Katsotaanpas... puomi oikeaa suoraksi heti kun pääsee jännityksestä,
lasikuituun ei jää pysyvää taipumaa niinkuin metalliin. Se joko oikeaa tai katkeaa.
Pari pientä naarmua jäi Mustin hampaista, ei syytä korjaukseen. Elementit taas ovat
niin ohuita, että ne vain taipuvat, eivät katkea. Ne oikeavat sormivoimin, näin.
- Jo oli lentävä lähtö. Vaan Musti ei näyttänyt olevan moksiskaan moisesta
törmäyksestä. Ei tainnut edes käydä hampaisiin.
- Oli tuo puomi niin joustava. Samalla tavalla se joustaa tuulessakin, eikä riko hampaita
antenninkääntäjänkään rattaista.
- Nyt Musti saat mennä järsimään puukeppiä, antennit jätät rauhaan! Huh, kun
säikähdin, että tuli uuden kvakin rakennus...
- No, ei tämä sentään kovin vaikea olisi rakentaakaan. Tuolla on toisen lentokvakin
aihio tallissa tekeillä, tulehan katsomaan!
Suksisauvankin sukua
- Tämä lasikuituputki taitaakin olla samaa, mistä kaverit ovat rakennelleet HF-kvadien
ruotoja?
- Aivan samaa, kotimaista Exelin putkea. Tuli tosiaan samassa paketissa kuin kvadiaineet
kerhon yhteistilauksessa, täysimittaisena 6 m salkona. Juuri sen mukaan kvakin puomin
pituuskin on valittu.
- Eikös tässä kestäisi tuo 19 mm putkikin puomina?
- Kyllä lujuus riittäisi, mutta jäykkyys ei riitä: ohuempi putki taipuu enemmän,
vaikkei katkeakaan. 22 mm putki on ohuin, johon ei tarvitse vinotukia puomia
kannattelemaan, koska se taipuu näiden kvakielementtien painosta vain arviolta 5 - 10 cm,
joka ei vielä vaikuta mitään antennin toimintaan. 19 mm putki roikkuisi ja
parikymmentä senttiä, mikä pistäisi jo pahasti silmäänkin.
- Mitä ainetta nämä elementit ovat? Eikö ne muuten voisi tehdä paksummastakin
aineesta, vaikka 3 mm langasta?
- Tähän antenniin olen pätkinyt vanhaa 2 mm teräskuparista avolinjaa elementeiksi,
mutta messinkilanka tai kova alumiini käy yhtä hyvin, kunhan elementit eivät ole
yhtään raskaampia kuin nämä. Siksi 3 mm lanka ei enää käy.
- Ai niin, se taipuma.
- Tämä kvaki on tosiaan kuin lentokone: kaikki lisäpaino haittaa sen pysymistä
ylhäällä. Siksi muutkin rakenneratkaisut muistuttavat lentotekniikkaa. Lasikuituputkeen
ei esimerkiksi saa kiinnittää mitään läpiruuvaamalla, pulttaamalla tai niittaamalla,
mutta se on helppoa liimata tavallisella epoksiliimalla, esim. Araldit, Super Epoxy,
Bostik 7.
- Minä en kyllä astuisikaan lentokoneeseen, jos se olisi liimattu kokoon!
- Itse asiassa olet jo saattanut astua sellaiseen koneeseen. Nykyaikaiset lentsikat on
rakennettu hämmästyttävän suurelta osin liimatuista komposiittimateriaaleista,
kevyttä ja lujaa.
- Huh! No, jos olisin tiennyt, en ehkä olisi astunut... Mutta onhan tuossa kvakissa yksi
metalliputkenpätkäkin!
Laskutelineet
- Kyllä, kiinnityskohta mastoon täytyy vahvistaa n. 30 cm mittaisella alumiinisella
sähkömiehenputkella, jonka sisään lasikuituputki mukavasti menee. Tämä siksi, ettei
lasikuituputkea saa läpipultata, eikä edes suoraan puristaa lemmareilla, koska se
silloin murtuisi. Vahvikeputki on liimattu sivelemällä lasikuituputken päälle
riittävästi epoksiliimaa vahvikkeen pituudelta, ja vetämällä vahvikeputki liiman
päälle. Päät varmistetaan sivelemällä niihin liimaa. Tästä metalliputkesta antenni
voidaan nyt kiinnittää pakoputkilemmareilla kiinnityslevyyn, ja se edelleen mastoon.
Seuraavaksi liimataan syöttöelementin ja heijastajan tukiputket ja suuntaajaelementit
puomiin.
- Onko elementtien asennolla puomissa mitään merkitystä?
- On tosiaan sikäli, että lasikuituputket ovat joskus hieman käyriä. Laitahan tuo
puomiaihio keskipisteestään vapaasti etusormesi päälle poikittain tasapainoon, ja
päästä irti.
- Pyörähti toinen kylki alaspäin ja jäi siihen.
- Nyt sen alaspäin oleva puoli merkataan, noin, ja siitä tulee valmiin antennin
yläpuoli. Kippurat päät tulevat silloin ylöspäin, ja antennin puomi roikkuu
vähemmän.
- Se on silloin niinkuin vastakiero?
- Kyllä, esitaivutettu. Tässä on kvakin mittapiirros. Neliömäisten säteilijän ja
heijastajan pituudet on siinä annettu oikaistuna. Niitä varten joudutaan puomiin
laittamaan kohtisuorat kiinnitysputket 16 mm lasikuituputkesta, saisi tosin olla ohuempaa
ja kevyempää, mutta muuta en tähän lähtöön kerinnyt saada. Tukiputkille tehdään
puomiin 16 mm pystysuorat reijät, joihin ne liimataan epoksilla. Lasikuidun poraus
suoritetaan penkkiporassa melko suurella kierrosnopeudella hyvin hitaasti syöttäen,
jottei putki halkea. Tämä lasikuitujäte muuten on syytä pitää poissa käsistä, se
kutiaa ilkeästi ihossa. Suuntaajille tehdään vastaavasti kohtisuorat 2 mm reijät,
mutta vaakatasoon, ja liimataan ne paikoilleen.
- Nämä 16-milliset putkenpätkät ovat päistään halki!
- Niin ovat, mutta tarkoituksella. Niihin on sahattu elementtilangan levyiset kolot,
joihin kvadielementit (säteilijä, heijastaja) upotetaan ja liimataan. Tuon säteilijän
tukiputken toisen pään kolo on lisäksi suurempi, koska siihen tulee syöttöpiste.
- Näyttää aika vaikealta kiinnittää syöttöelementin päitä tähän putkeen...
Piirros: Lentokvakin mitoitus.
Siivet ja peräsimet
- Niitä ei onneksi tarvitse siihen suoraan kiinnittääkään. Syöttöpiste tehdään
yksipuolisesta lasikuituisesta n. 2 x 2 cm kokoisesta painokytkentälevyn palasta. Kupari
poistetaan neliön lävistäjiä myöten, niin että yksi levyn nurkka jää erilleen.
Tähän juotetaan syöttökoaksin keskilanka. Vaipan pää juotetaan ensin itsensä
ympäri, ja sitten levyn toiseen kuparipintaan, jolloin saadaan aikaiseksi myös
vedonpoistaja. Balunia ei kvakissa tarvita, koska syöttöimpedanssi on suoraan
koaksikaapelille sopiva ja kvadielementti sallii epäsymmetrisen syötön.
- Ahaa, ja elementin päät juotetaan sitten samoihin kuparipintoihin, eli suora syöttö.
Näppärää!
- Ja kevyttä. Liittimet olisivat vain turhaa painoa. Syöttöjohto ei saa olla raskaampaa
kuin ohut RG-58/U ainakaan antennin puomissa, mastossa se voidaan hyvin liittää
paksumpaan koaksiin. Syöttölevy liimataan epoksilla tukiputken päässä olevaan loveen,
koaksi tulee tukiputkeen tehdystä kolosta ulos, ja kiinnitetään ohuilla nippusiteillä
puomiin. Heijastaja onkin ympinainen neliö, sen langan päät vain juotetaan yhteen ja
liimataan se omaan tukiputkeensa.
- Ja sitten antenni on valmis ammuttavaksi kiertoradalle!
- Mennäänkin nostamaan tuo äsken laskettu lentokvaki takaisin mastonhuippuun, kunhan
teen siihen ensin pienen polarisaatiomuutoksen.
Kaarto ja kallistus
- Miten niin pienen? Eikös polarisaatio ole joko
vaaka tai pysty?
- Ei välttämättä. Laitetaanpas tämä kvaki takaisin kiinnikkeisiinsä, tähän
pakoputkilemmarien alle. Naapurikaupunkiin on tullut ripiitteri, ja haluan vorkkia sitä
ilman uutta erillistä antennia. Helpoin tapa saada tämä sama antenni vorkkimaan myös
pystypolarisaatiota on kallistaa sitä, näin. Käy helposti, koska puomi on
pyöritettävissä lemmareissaan.
- Niin näkyi käyvän, mutta noinkohan antenni vorkkii ollenkaan, jos se on vinossa?
Valokuva: Lentokvaki asetettuna vinopolarisaatioon.
- Itse asiassa vorkkii paremmin sekä pysty- että vaakapolaroituja asemia kuin
samanpituinen ympyräpolarisoitu ristijagi.
- Mitenkäs se voi olla mahdollista? Ristijagissahan on erilliset elementit sekä pysty-
että vaakapolarisaatiolle?
- Juuri siksi. Ristijagissa teho jakaantuu tasan puoliksi sekä pysty- että
vaakapolaroitujen elementtien kesken, jolloin sen vaimennukseksi lineaariseen
polarisaatioon, eli sekä vaaka- että pystypolarisaatioon, tulee 3 dB. Kun kallistan
tätä antennia 30 astetta, se vaimentaa vaakapolarisaatiota vain 0,6 dB, ja
pystypolarisaatiota 3 dB.
- Tuohan kuulostaa ikiliikkujalta, onkohan jossain laskuvirhe?
- Fysiikka on järkeä ihmeellisempää. Periaatteellisen polarisaatiovaimennuksen kaava
on: Vaimennus (dB) = 10 x lg (cos (polarisaatioero asteina)). Esimerkiksi 45 asteen
kallistus antaisi vaimennuksen 10 x lg (cos 45 ast.) = 1,5 dB, mikä on sekin jo 1,5 dB
parempi kuin ristijagin 3 dB. Toisaalta ristijagien ympyräpolarisaatio sopii paremmin
satelliittien vorkkimiseen, koska näiden polarisaatio saattaa olla aivan satunnaisen
suuntainen.
- Onko kohtisuorien polarisaatioiden vaimennus sitten ääretön?
- Periaatteessa on, käytännössä ei. Se jää polarisaation sironnasta johtuen noin 20
desibeliin, eli tehosuhteena satakertaiseksi.
- No siltä se kyllä tuntuukin, jos vaakaharavalla yrittää ripiitterille, ei juuri
kongit kumahtele... ei vaan nyt minulle on kyllä kello jo aikoja sitten kumahtanut, tuli
kiirus! Sapuska on varmasti jäähtynyt tunnin, ja XYL on taas ihan kuumana...
- No, jonkun mielestä parempi kylmä ruoka ja kuuma XYL kuin päinvastoin, hei vaan Osmo.
- Hei, Ilmari. Palataan asian jäähdyttyä. Musti! Nyt läksettiin, sano Porin palokunta!
http://antenni.lentokvaki.innoplaza.net
<< Innoplaza