Leistungsdaten und Geometrie
Richtdiagramm und VSWR
Stockung
Umbau
Hat die Tonna ein Kontaktproblem, weil die Elemente lediglich auf den Boom gepresst sind?

Eine neue 432 MHz Tonna?

Nein ... ein Design, das auf dem Material der 19 Ele. Tonna aufbaut

Der Schwerpunkt lag dabei auf der Weiterverwendung von so vielen Elementen und im Boom vorhandener Löcher wie möglich
Das hier ist kein rekordverdächtiges Design mit höchstem G/T, sondern etwas brauchbares, in das die 19 Ele. Tonna mit wenig Aufwand umgebaut werden kann.
Weiter ein ziemlich verlässliches Design, weil es gutmütig reagiert, wenn wir die neuen Elementpositionen nicht auf den 10tel Millimeter treffen. Ausgabe des Designs: 18. Feb. 2014.


Die 19 ele. Tonna hat alles, was es brauchte

• Sie hat eine Impedanz von 12,5 Ohm mit einer dicht gepackten Erregerzelle
• Sie besitzt einen Faltdipol, der 12,5 Ohm auf 50 Ohm transformiert
• Sie hat die gut bekannt "Tonna Match" Viertelwellensymmetrierung mit dem aufgesetzten Rohr
• Sie ist ein 12,5 Ohm Design mit komplett direkter Speisung
• Sie ist sehr leicht, kann aber als ausgewiesen mechanisch stabil genug angesehen werden

Der einzige Rückschlag ist ihr "vor Doppelt Optimierte Yagis" Design, mit festen Elementabständen von 0.25 wl.

Was liegt näher, als ein auf den guten Voraussetzungen der Tonna Hardware basierendes Design aufzubauen?
Alle mechanischen Teile der Tonna können wiederverwendet werden. Um die 19 Ele. in diese 14 Ele. umzubauen
brauchen wir nur 9 neue Löcher zu bohren (plus 2 für einen neuen Boom-Verbinder), 5 Elemente zu kürzen und
ein neues Element abzulängen. DE und Match bleiben voll erhalten.

YBN 70-14wz OWA Yagi

Ein Breitbanddesign, das die vollen 430 ... 440 MHz mit einem SWR besser 1.2 abdeckt


Strombelegung

YBN 70-14wz by G1OGY

Leistungsdaten

Gewinn isotr.         16.2 dBi (orig. 19 Ele. = 15.9 dBi nach meiner Simulation)
Gewinn gegen Dipol    14.0 dBD
-3 dB E-Ebene         29.8 deg.
-3 dB H-Ebene         31.7 deg.
F/B                  -22.9 dB
F/R                  -22.4 dB
Impedanz                50 Ohm
Mechan. Länge         2840 mm
Elektr. Länge         4.02 λ

Stockungsabst. h-pol. (DL6WU)
Oben/Unten            1.27 m
Seite/Seite           1.35 m

        Ele.Pos.   Loch        Ele.-länge   Ele. Notiz

ex.Refl.   0       unbenutzt     -             -
Refl.     15       neu         343.5         gekürzter Refl.
DE        68       existiert   Original      Faltdipol
D1       135       existiert   320.0         gekürzter D1
D2       227       existiert   313.0         gekürzterD2
D3       384       existiert   305.0         orig. D3
D4       600       neu         302.5         NEUER 4mm Stab
D5       832       neu         301.5         orig. D4
D6      1102       neu         297.5         orig. D5
D7      1379       neu         293.5         gekürzter D6
D8      1650       neu         291.5         gekürzter D7
D9      1934       neu         290.5         orig. D8
D10     2233       neu         285.0         orig. D9
D11     2521       neu         285.0         orig. D10
D12     2792       existiert   276.0         orig. D14

Bezug zur neuen Ele.-Position ist die originale Position des Reflektors.

ACHTUNG: Bedingt durch die Form der Plastikklemmen befindet sich die Bohrposition für
die Elementhalter jeweils 5 mm hinter den gegebenen Positionen der Elemente

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Strahlungsdiagramme und VSWR Plots

Azimuth und Elevationsdiagramm bei 432.1 MHz

Das Nec-Modell for diese Yagi ist bei 1050 MHz auto-segmentiert.
Was zu einer gestufen Segmentierung von 25 für den Reflektor und herab zu 20 für D12 führt.
Ein totaler BC von 8.45 mm zwischen diesem Modell und dem echten Aufbau erscheint passend.

Elevationsdiagramm mit Faltdipol und Offset wie gebaut

Azim.-diagramm

Elevationsdiagramm mit Faltdipol genau in Elementebene

Das Elevationsdiagramm ist unsymmetrisch aufgrund der originalen 'Tonna Antennes' Hardware, ein Faltdipol, aber mit Elementen montiert auf dem 16 x 16 mm Boom.
Aber die meisten der rückwärtigen Zipfel zeigen aufwärts in den "kalten Himmel" und erhöhen die Antennentemperatur als Durchschnitt von T_sky mit 20 K und T_earth mit 350 K daher nur wenig.

Return Loss plot - mit Planar TR1300/1 Analyser
Geplotteter Freq.-Bereich ist 420 to 450 MHz : Erster und letzter Marker zeigen Start und Ende des 70 cm Band.

Erreichtes - Diagramm der originalen Tonna 19 Ele. gegen das 14 Ele. Design - weniger Gewicht & Windlast, mehr Gewinn & viel niedrigere Nebenzipfel zur "Heißen Erde" hin:

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Stockung

Stockungsabst.    n. DL6WU Formel
Oben/Unten            1.27 m
Seitwärts             1.35 m

                     YBN Design        orig. Tonna
Gewinn isotr.          22.1 dBi          21.9 dBi
Gewinn gegen Dipol     19.9 dBD          19.7 dBD
T_loss                 6.1 K             6.1 K
T_ant                 33.5 K*           39.1 K*
G/T                   6.82 dB*          5.96 dB*

Theoretische Werte, weder Verluste in Stockungsleitungen noch Imperfektionen durch den Rahmen sind eingeschlossen
*) T_sky = 20 K, T_earth = 350 K wie in der VE7BQH G/T Tabelle

Ein vertikaler Stack von 4 Yagis mit Distanzen nach der DL6WU-Formel


Könnte das eure nächste Contest-Gruppe sein? Sie ist leichtgewichtig und toleriert ein Mastrohr durch die Antennenebenen noch recht gut wegen der Bandbreite des Designs

Gewinn isotr.         22.1 dBi
Gewinn gegen Dipol    19.9 dBD
-3 dB H-Ebene         30.2 deg.
-3 dB E-Ebene          6.8 deg.
F/B                  -23.8 dB

Gesamthöhe            3810 mm

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Der Umbau im Detail

Benötigtes spezielles Werkzeug und Material für diesen Umbau

• ein 4.0 oder 4.2 mm Bohrer für die neuen Löcher der Elementhalter
• ein 5.0 oder 5.2 mm Bohrer für die Löcher der neuen Boom-Verbinder
• eine Bohrmaschine
• eine Metallhandsäge
• ein Maßband

• ein Stück 4 mm Aluminiumstab von 302.5 mm Länge
• ein 5/8" Boom-Verbinder oder 100 mm 5/8" oder 20x20x2 mm Quadratrohr um daraus einen anzufertigen
• 2 Schrauben M5 x 30 mm, Scheiben und Muttern
• Isolierband
• Durchsichtiger Klebefilm

Alle Positionsmaße (inkl. für den Reflektor) beziehen sich auf vor der Haltschraube montierte Elemente, siehe Bild 1.

Bild 1: Die neuen Bohrungspositionen markieren: Zuerst die Loch für die neue Reflektorposition (+15 mm) bohren und diesen montieren. Dann das Maßband am Reflektor ein- klinken und von hier Positionen nach der Tabelle unten markieren

Bild 2: Der D7 ist so nah zum Ende des vorderen Teil des Boom, dass wir einen neuen Verbinder benötigen. Ein 5/8 inch Verbinder sollte passen, oder wir machen einen selbst aus einem Rest eines 20x20 mm Boomrohrs, s. Bild 3.

Bild 3: Die Länge beträgt 100 mm, aus einem Abschnitt Quadratrohr mit Dimensionen wie oben - welche der Länge nach aufgesägt wird. Wir setzen es direkt vor den Plastikalter am Ende das voderen Stück Boom und bohren Löcher 5 oder 5,2 mm mit 15 mm Abstand von den Enden.

Abdichten der überzähligen Löcher im Boom

Bild 4: Umwickeln des Lochbereichs mit Isolierband

Bild 5: Umwickeln des Isolierband mit durchsichtigem Klebefilm

Bild 6: Fertig

Achtung!         Die Positionen der Bohrungen beziehen sich auf das am Refl. in der NEUEN Position eingeklinkte Maßband, s. Bild 1     ... was bedeutet, dass dessen Dicke von 4 mm dazugezählt werden muss, während für alle nach vorn zeigenden Elemente 5mm     abgezogen werden müssen für die Distanz zwischen Schraube bzw. Bohrung für diese Halter von Tonna.

          Lochposition  Anmerkung

ex.Refl.    (-15)       unbenutzt / Lochmitte zu Lochmitte
neuer Refl. = Einklinkpunkt für Massband = Nullpunkt in vorwärtsrichtung
DE           49         existiert
D1          116         existiert
D2          208         existiert
D3          365         existiert
D4          581         neu
D5          813         neu
D6         1083         neu
D7         1360         neu
D8         1631         neu
D9         1915         neu
D10        2214         neu
D11        2502         neu
D12        2773         existiert

Ele. Positionen sind +4 mm jeweils / Refl. -4 mm aufgrund des Nullbezugs des Massbands 'hinten'

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Hat die Tonna ein Kontaktproblem?

Über die Befestigung von Elementen auf / durch den Boom gibt es viele Meinungen. Die übliche und vollkommen
verständliche allgemeine ist entweder voller Kontakt, geschweisst, geschraubt oder über Presspassung hergestellt
ODER vollständig isoliert mit hochwertigen Haltern aus Plastik sind DER Weg. Für Top Leistung ist das sicher
zutreffend. Aber ...

an den neueren Tonnas finden wir eine simple Klemmung des Elements auf den Boom mit einem Plastikteil. Wenn
das Aluminium am Mast in all dem Wetter altert, fürchten wir, daß das den Kontakt schwächt und sich so der BC
verschiebt und daher die Yagi in der Frequenz verschoben wird.

Die Nahaufnahme zeigt uns, was unter der Plastikklemme liegt. Diese Yagi ist absolut nicht mehr neu.
Wie wir an der Oxidschicht auf allen Oberflächen sehen können ... außer unter den Klemmen.

Was noch auffällt sind die Kerben, die die Elemente auf der Oberfläche des Booms hinterlassen haben. Vielleicht
in Kombination mit Marken, die ein Fertigungswerkzeug hnterlassen hat. Wie auch immer, der Plot unten bescheinigt
diesem älteren Exemplar eine einwandfreie Funktion. Ich habe hier nichts vorbereitend poliert,
sondern an dem Mast geschraubt und gemessen.

Return Loss Plot der original F9FT Tonna 19 Ele. Yagi

Folgerungen

Das Design ist so breitbandig, dass ich keine wirkliche Aussage dazu machen kann, ob das Design um einige
100 kHz verändert ist. Aber es kommt wohl klar heraus, dass diese vielleicht 15 Jahre alte Yagi noch mit guten
Parametern voll brauchbar ist. Da wir hier über HF sprechen, glaube ich, dass das kapazitiven Kopplungseffekten
und nicht einem guten rein elektrischen Kontakt zuzuschreiben ist. Wie auch immer, es funktioniert.





73, Hartmut, DG7YBN