Deutscher Funkamateur Andreas DL6YCL ist bekannt für seine praktischen Lösungen für Antennensysteme für Mikrowellenbänder, insbesondere im Zusammenhang mit dem Betrieb über einen geostationären Transponder QO-100 (Es'hail-2). Zu seinen Projekten gehört auch ein modernes 3D-gedrucktes YATT Helix-Strahler für das 2,4-GHz-Band, was eine einfach zu implementierende und leistungsstarke Lösung für eine Satelliten-Uplink-Antenne darstellt. Zusamenfassend YATT im Namen bedeutet Noch eine zweite Runde, was sich auf ein kompaktes, aber effizientes Design bezieht.
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Konzept und Entschlossenheit
Der YATT-Helix-Strahler wurde als entwickelt Strahler (Einspeisung) für Parabolreflektoren im Amateursatellitenbetrieb. Es ist optimiert für Uplink mit einer Frequenz von 2400 MHz, was dem sendenden Teil des QO-100-Transponders entspricht. Die Konstruktion nutzt Doppelhelix-Antenne mit zirkularer Polarisation, vor dem Reflektor angeordnet, was eine effektive Ausstrahlung der Parabel mit hoher Effizienz und minimaler Verstärkungsdämpfung gewährleistet.
Im Gegensatz zu einigen komplexeren Bestrahlungsgeräten ist der YATT Helix darauf ausgelegt ganz einfach mit Hausmitteln herstellbar. Die meisten Teile können auf einem 3D-Drucker gedruckt werden, und die Metallelemente werden durch gängige Komponenten ergänzt – wie Messingschrauben, einen SMA-Koaxialstecker und einen Kupferdraht für die Helix.
Mechanischer Aufbau nach DL6YCL
Das Design des Bestrahlungsgeräts besteht aus mehreren Grundteilen:
- Reflektortafel – ein kreisförmiger Metallreflektor mit einem Durchmesser von ca. 70 mm, der die Ausrichtung gewährleistet und Rückstrahlung unterdrückt.
- 3D-gedruckter Körper – ein Kunststoffhalter, der als tragende Struktur der Helix und gleichzeitig als Abdeckung für den Koaxialanschluss dient. Beim Modell DL6YCL ist es für die einfache Montage am LNB-(Konverter-)Halter konzipiert, sodass der Strahler mit dem Empfangs-LNB im gemeinsamen Fokus der Schüssel platziert werden kann.
- Helix-Emitter – eine doppelsträngige Kupferspirale mit einem Durchmesser von ca. 40 mm, hergestellt aus einem massiven Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,5–2 mm. Die Größe und Steigungsrichtung der Wicklung ist so ausgelegt, dass die Antenne mit rechtshändiger Zirkularpolarisation (RHCP) arbeitet, kompatibel mit dem QO-100-Transponder.
- Passender Teller – ein kleines dreieckiges Stück Blech in der Nähe des Einspeisepunkts, das für eine Impedanzanpassung auf 50 Ω sorgt und die Leistungsübertragung zwischen Koaxialkabel und Wendel verbessert.
- Koaxiales Netzteil – Koaxialstecker vom Typ SMA oder N, der von der Rückseite des Reflektors angebracht wird. Der mittlere Draht des Steckers wird direkt mit dem Anfang der Helix verbunden, der Abschirmdraht wird mit dem Reflektor verbunden.
Andreas DL6YCL hat die einzelnen Teile so entworfen, dass der gesamte Strahler möglich ist Drucken ohne die Notwendigkeit einer Stützstruktur und selbst ein weniger erfahrener Konstrukteur schaffte die Montage. STL-Dateien für den 3D-Druck sind auf Thingiverse verfügbar, ebenso Montageanleitungen und Maße für den Anschluss an den Koax-Stecker.
Elektrische Parameter und Anpassung
Der YATT Helix Strahler wurde für die Betriebsfrequenz optimiert 2400 MHz, während die charakteristische Impedanz angepasst wird 50 Ω. In den Experimenten des Autors erreichte die Antenne SWR unter 1,2:1, was auf eine sehr gute Passform hinweist, ohne dass eine zusätzliche Abstimmung erforderlich ist.
Simulationen und Messungen zeigen, dass der Strahler einen Gewinn von ca 11 dBi und die Breite des Hauptstrahls etwa 65°. Diese Parameter sind für die Verwendung mit geeignet Parabolreflektor mit einem Durchmesser von 60-100 cmIn Kombination mit einem geeigneten LNB bietet es eine ideale Geometrie für gleichzeitiges Empfangen und Senden über den QO-100.
Materialien und Produktion
DL6YCL empfiehlt, den Kühlerkörper aus zu drucken UV-stabiles PETG- oder ASA-Filament, die den Witterungseinflüssen besser standhalten. Für den Einsatz im Außenbereich, insbesondere im Winter, ist es wichtig, dass das Material eine geringe Saugfähigkeit und eine hohe Formstabilität aufweist.
Helix lässt sich am besten daraus herstellen Kupferdraht (z. B. aus Massivleiter CY 1,5 mm²). Nach dem Aufwickeln der Schablone ist es wichtig, den exakten Abstand zwischen den Windungen einzuhalten, der die Resonanz und Zirkularpolarisation bestimmt. Der Reflektor kann aus einem Aluminiumblech mit einer Dicke von 1 mm oder einer Kupferscheibe bestehen.
Mechanische Integration mit LNB
Einer der praktischen Aspekte des DL6YCL-Designs ist Möglichkeit der direkten Befestigung des Strahlers am LNB-Halter, wodurch eine optimale Ausrichtung auf den gemeinsamen Brennpunkt der Parabel erreicht wird. Diese Montagemethode minimiert Verluste und erleichtert die Polarisationsausrichtung.
Die Montage des Bestrahlungsgeräts erfolgt über einen Kunststoffadapter oder eine Hülse, die zusammen mit dem Gehäuse gedruckt werden kann. Die Halterung ist für gängige LNBs mit einem Durchmesser von 40 mm ausgelegt. In einigen Fällen kann der Strahler direkt an der Frontabdeckung des LNB angeschlossen werden, wenn eine gemeinsame Halterung für eine „Dual-Feed“-Konfiguration verwendet wird.
Betriebserfahrung
Nach den auf Portalen veröffentlichten Erfahrungen des Autors und mehrerer Nutzer Thingiverse A QRZ.com, YATT Helix bietet stabile Leistung, minimales SWR und zuverlässige Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. In Kombination mit einem 2,4-GHz-Leistungsverstärker mit einer Leistung von 2-5 W ist es möglich, auch mit kleineren Schüsseln (60 cm) ein starkes und klares Signal auf dem QO-100-Uplink zu erreichen.
Mehrere Funkamateure haben bestätigt, dass sich der Strahler auch bei anspruchsvolleren Wetterbedingungen bewährt hat – nach mehr als einem Jahr Außeneinsatz zeigte er keine Verschlechterung der Parameter, insbesondere wenn er aus hochwertigem ASA-Filament gedruckt wurde.
Vorteile und praktische Hinweise
Zu den Hauptvorteilen des YATT Helix-Bestrahlungsgeräts gehören:
- einfache und schnelle Fertigung ohne Spezialwerkzeuge,
- die Möglichkeit des 3D-Drucks aus allgemein verfügbaren Materialien,
- hervorragende Anpassung an 50 Ω,
- geeignete Charakteristik für Parabolreflektoren bis 1 m,
- einfache Integration mit LNB für QO-100,
- geringes Gewicht und kompakte Abmessungen,
- hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse.
DL6YCL empfiehlt, das SWR vor der Endmontage mit zu überprüfen VNA-Analysator, sodass der Abstand zwischen Helix und Reflektor fein eingestellt werden kann. Kleine Abweichungen können die Impedanzanpassung und die Polarisationsreinheit beeinträchtigen.
Abschluss
Projekt YATT-Helix von DL6YCL ist ein hervorragendes Beispiel für eine praktische Kombination moderner Technologien wie 3D-Druck, mit klassischer Mikrowellenantennentechnik. Dank seiner Einfachheit, Verfügbarkeit und bewährten Funktionalität ist es zu einer beliebten Lösung unter Funkamateuren geworden, die mit eigenen Händen einen zuverlässigen und effizienten Strahler für den QO-100 bauen möchten.
Veröffentlichte 3D-Modelle und Dokumentation verfügbar unter Thingiverse ermöglichen es jedem Interessierten, einen Strahler genau nach dem Originalentwurf anzufertigen. YATT Helix stellt somit eine moderne, offene und vollständig reproduzierbare Lösung dar, die die Präzision des technischen Designs mit dem kreativen Ansatz der Funkamateur-Community verbindet.