domingo, 6 de junho de 2021

Antena Direcional de 5 Elementos para 144 MHz

Todo radioamador que opera uma estação fixa de VHF (144 MHz) tem, como sua primeira antena, certamente, uma do tipo omnidirecional (geralmente uma plano-terra). Com esse tipo de antena, o radioamador pode, tranquilamente, acionar quase todas as estações repetidoras locais em operação, mesmo utilizando-se de um transceptor de pouca potência.

Contudo, para os contatos diretos, sem o auxílio da estação repetidora, especialmente com estações móveis, o praticante de VHF vê-se às voltas com grandes dificuldades, tanto de recepção quanto transmissão. Nestes casos, a única solução que pode ser apontada é a utilização de uma antena direcional que, por apresentar um maior ganho e seletividade, minimizará o problema.

Por outro lado, nem sempre o radioamador dispõe de espaço no telhado da casa ou na cobertura do edifício, para colocação de uma antena direcional de maiores proporções. A antena direcional aqui apresentada, foi construída e testada pelo autor dentro de seu próprio "shack" (um quarto de 3 x 4 metros), presa a um tripé de máquina fotográfica, propiciando resultados bastante satisfatórios para uma antena de seu porte.

Onde uma antena pequena com apreciável ganho for necessária, esta antena direcional do tipo "Yagi" poderá ser a escolha. Não há grande vantagem em se construir uma "Yagi" para 144 MHz com menos de 5 elementos pois, esta antena, de ótimo desenho, acomoda-se perfeitamente em um "boom" de apenas 1,70 metros. Com a compra de alguns materiais baratos e um fácil trabalho de montagem, esta antena direcional vai custar muito pouco.

Há duas opções de montagem para esta "Yagi" de cinco elementos: utilizando o "boom" de madeira ou adotando o "boom" metálico. No caso de se utilizar o "boom" de madeira, os elementos de alumínio serão presos a este através de parafusos auto atarraxantes.

Devido ao custo baixo dos perfis de alumínio existentes no mercado e à maior durabilidade e melhor acabamento obtidos, optamos pela construção totalmente metálica, em alumínio.

Montagem vertical da "Yagi"

A maior parte das antenas "Yagi" para 144 MHz é desenhada para funcionar com polarização horizontal. Há, porém, grandes vantagens, para quem tenha uma só "Yagi" em polarizá-la verticalmente, pelo grande número de contatos com estações móveis, que utilizam antenas verticais e, mesmo, com estações fixas que empreguem antenas omnidirecionais (figura 1).

Figura 1

Para utilizar-se uma só "Yagi" efetivamente, na posição vertical, é necessário o emprego de um suporte não metálico. Bastões de madeira, por exemplo, são encontrados praticamente em qualquer casa de materiais para construção ou serrarias. Se for desejado utilizar um bastão de madeira, desde a antena, até o rotor, passando pelo rolamento colocado no topo da torre, será necessário empregar um tipo de madeira bastante dura e resistente, não tão fácil de ser conseguida sob a forma de bastões. Uma solução simples é utilizar um bastão de madeira apenas do "boom" da antena até um quarto de onda (50 cm) abaixo do final dos elementos metálicos, encaixando o mesmo em um tubo metálico que descerá, através da torre, até o rotor. A fixação do bastão ao tubo metálico poderá ser feita com parafusos passantes (figura 2).

Figura 2

A colocação, lado a lado, de duas "Yagis" polarizadas verticalmente elimina este problema e é altamente recomendada. Se a antena direcional tiver que ser relativamente pequena em tamanho, duas de 5 elementos colocadas lado a lado são preferíveis a uma "Yagi" maior, de ganho teoricamente igual, tanto pelo lado mecânico como pelo elétrico (figura 3).

Figura 3

A Yagi de 5 elementos para 144 MHz

Um ótimo desenho de antena "Yagi" de 5 elementos para 2 metros, tanto para uso isolado como "empilhada" com outras iguais, é mostrado na figura 4. Com as dimensões indicadas, ela opera bem de 144 a 146 MHz, se o ajuste for feito em 145 MHz. Os comprimentos devem ser reduzidos cerca de 6 mm (1/4") para cada megahertz mais alto (frequência central) do que 145 MHz.

Figura 4

Os elementos originais têm suas secções centrais feitas com tubos de alumínio de 1/4 de polegada de diâmetro, com varetas também de alumínio de 5/32 de polegada de diâmetro enfiadas nesses tubos, permitindo o ajuste do comprimento dos elementos. Porém, tubos de alumínio de 1/8 a 1/4 de polegada, formando elementos inteiriços, darão, também, bons resultados.

Se forem utilizados elementos mais grossos, com tubos de 1/4 de polegada, sua fixação ao "boom" poderá ser feita simplesmente com parafusos auto-atarraxantes. Para elementos de alumínio mais finos, deve-se empregar o grampo mostrado na figura 5. O "boom" deve ser feito com tubo ou perfil quadrado de alumínio de 1 polegada de diâmetro no primeiro caso, e 1 x 1 polegada de secção no segundo. Para "booms" de madeira, pode-se adotar as mesmas dimensões.

Figura 5

O "Delta Match"

Para alimentar uma "Yagi" de 5 elementos, utilizamos um "Delta Match", conjugado a um balun de linha coaxial. Com o "Delta" ou "Y-Match", a linha de transmissão é ligada ao elemento irradiante, a distâncias equidistantes do seu centro. Os pontos onde a linha é ligada ao elemento podem ser ajustados, até que um perfeito casamento de impedância seja obtido, fixando-se, então, estes pontos definitivamente. Este é um dos mais antigos dispositivos para casamento de impedâncias, mas, por sua simplicidade e eficiência, é sempre utilizado (figura 6).

Figura 6

O "Delta Match" trabalha bem com um balun feito de cabo coaxial ou um acoplador de antena de qualquer tipo. Um balun coaxial, conectado à base de um Delta é mostrado na figura 7.

Figura 7

O ajuste é muito fácil, quando o "Delta Match" está associado a uma linha de transmissão coaxial (para esta antena = 52 ohms): intercala-se um medidor de R.O.E. (Relação de Ondas Estacionárias) entre a linha e o balun, bem próximo deste, ajustando-se os braços do "Delta" até que tenhamos uma leitura de potência refletida próxima de zero.

Comece, porém, com as dimensões indicadas no desenho do "Delta Match", pois estará bastante próximo ao ponto correto. Com isto, teremos uma ótima e pequena "Yagi", que pode, inclusive, ser desmontada para operação portátil.

Duas "Yagis" empilhadas

O uso de duas "Yagis" de 5 elementos empilhadas verticalmente ou horizontalmente (conforme a polarização desejada), melhorará consideravelmente o ganho e a seletividade das antenas. As duas antenas deverão ficar distantes entre si 1 onda completa (2,00 metros) e a armadura de fase entre as mesmas pode ser qualquer linha aberta, de preferência com espaçamento de 2,54 cm (1 polegada). Neste caso, as dimensões do "Delta Match" não são críticas, pois o casamento de impedância é feito no centro da armadura de fase, através de um casador universal (figura 8).

Figura 8

"Yagis" empilhadas lado a lado

Um sistema de 20 elementos utiliza dois conjuntos de duas "Yagis" de 5 elementos empilhadas, colocados lateralmente e separados por 1 onda completa (2,00 metros).

O casamento de impedância é feito no centro da secção horizontal, através de um casador universal, sendo o ponto de conexão com a linha coaxial de transmissão, ajustado para um mínimo de potência refletida (figura 9).

Figura 9

Qualquer um dos sistemas descritos, quer uma "Yagi" isolada, quer empilhadas, por seu pequeno peso, podem ser facilmente girados por um rotor de pequeno porte, mesmo do tipo utilizado para antenas de televisão.

Bibliografia

Grammer, "Amateur FM", Technical Tropics, QST, October, 1946.

"The A.R.R.L. Antena Book" edição 1977.

"The Radio Amateurs's VHF Manual", edição 1977.

Nenhum comentário:

Postar um comentário