Lo leerás en el artículo.
Introducción
Actualmente, ya está en funcionamiento el satélite AMSAT Oscar 40 (designación previa al lanzamiento Fase 3D), que fue el proyecto satelital más grande en la historia de los satélites de radioaficionado. Oscar 40 tiene el llamado transpondedor matricial, es decir, se pueden seleccionar diferentes combinaciones de enlace ascendente (entrada) y enlace descendente (salida). Después de varios meses de funcionamiento, parece que el principal modo de satélite será el estadounidense: enlace ascendente en la banda U (435 MHz) y enlace descendente en la banda S (2,4 GHz). La mayoría de las estaciones activas también utilizan esta combinación. Además del enlace ascendente en 435 MHz, también hay una opción en la banda L (1296 MHz) y la banda V (145 MHz) y un enlace descendente en la banda K (24 GHz), pero actualmente el modo estadounidense es el más activo. Por eso decidí construir una estación para este mod. Los parámetros del transmisor del satélite AO-40 permiten que las estaciones terrestres utilicen antenas con dimensiones relativamente pequeñas.
En mi artículo describiré antenas simples para la banda de 435 MHz, una antena de transmisión de 9 elementos. yagi y para la antena receptora de 2,4 GHz, un plato con radiador helicoidal. Esta configuración también ha demostrado su eficacia en la práctica. Varias estaciones activas de todo el mundo también utilizan antenas similares. En este artículo no quería describir en detalle el sistema de antena completo de la A a la Z, pero quería dar ideas e inspiración para experimentar a través del Oscar 40.
Antena de transmisión en 435 MHz.
Hacer una buena antena promedio para 435 MHz no debería ser un problema incluso para un radioaficionado principiante. Para ello necesitaremos material de aluminio o duraluminio y también algunas herramientas básicas (metro, sierra, limas, taladro, taladros, tornillo de banco…). Para esta banda utilizaremos una antena Yagi de 9 elementos de polarización lineal, según el libro de antenas de Karl Rothammel. [ 1.] Por supuesto, este es el mínimo, las personas más exigentes pueden fabricar y utilizar antenas más largas. La mejor solución es el uso de antenas Yagi cruzadas; sin embargo, la producción y el uso (fijación, rotación...) de este tipo de antenas es mucho más exigente, por lo que para los primeros intentos será suficiente una antena más pequeña (en nuestro caso, 9 elementos). Puedes ver la antena en la Fig.1. – su longitud total es de poco más de 1m, por lo que no habrá problema para colocar la antena detrás del reflector. Como puntal utilizamos material de duraluminio cuadrado de 20×20 mm o un tubo con un diámetro de 20 mm. Cortamos el brazo para que quede suficiente reserva detrás del reflector para colocar la antena. Todos los elementos están hechos de material de 4-6 mm y se montan en la pluma sin aislamiento. La antena según la fuente original tiene una ganancia de 11,5 dB, una relación de adelante hacia atrás de 19 dB, un ángulo de radiación horizontal de 44 grados y un ángulo de radiación vertical de 48 grados. La impedancia de la antena es de 240 Ohm, por lo que para la alimentación con cable coaxial es necesario utilizar un transformador balun. El cálculo, el procedimiento y el método de ejecución se describen en RŽ 6/98 [2.] y también en otra literatura. Cerramos el tomacorriente herméticamente en una caja de plástico. Probaremos la antena terminada (al menos SWR y otras si es posible...).
Antena receptora para 2,4 GHz
Hacer una antena para la banda de 2,4 GHz ya no será tan sencillo como para la de 70 cm. El primer paso es elegir una antena adecuada para la recepción en esta banda. Cuando miramos lo que se utiliza en el mundo, la conclusión es clara: la mayoría de las estaciones utilizan una antena parabólica. Además de las antenas parabólicas, también se utilizan antenas de hélice, de bucle, Yagi y sus modificaciones. Sin embargo, a 2,4 GHz, las dimensiones de las antenas Yagi y de cuadro clásicas ya son tan pequeñas que su construcción resulta complicada. Una hélice también es una posibilidad. Sin embargo, queremos una antena que tenga suficiente ganancia y una construcción mecánica relativamente simple. Una antena de este tipo será claramente un plato. No tenemos que hacer un espejo parabólico en casa: para la televisión por satélite y MMDS se pueden utilizar diferentes parábolas con un diámetro de 60 cm a 1 m. Para simplificar, trabajaremos con una antena parabólica central; también es posible utilizar una antena parabólica desplazada, ya que muchas estaciones las utilizan. Un plato central más antiguo, de 90 cm de diámetro y 1 m de diámetro, se puede comprar por unos cientos de coronas, si tenemos suerte, incluso por menos (hola...). Yo uso un plato con un diámetro de 1 m.
La segunda cuestión que tenemos que examinar es el irradiador. En la literatura podemos encontrar descripciones de varios irradiadores para esta banda. Personalmente creé y probé varios tipos y soluciones (según DB6NT, DK1VC, OE9PMJ, etc.). Sin embargo, tienen polarización lineal y son más adecuados para un funcionamiento normal. Para operación satelital sería mejor una alimentación con polarización circular: u EME estaciones es un irradiador muy extendido y popular según VE4MA y para las estaciones EME checas (OK1DFC, OK1CA, OK1UWA) también una alimentación con un interruptor de polarización de tabique. Muchos aficionados utilizan un emisor de hélice para sistemas de satélite. Existen varias soluciones de diseño, como según G3RUH, G6LVB...etc. [ 3.] etc. El irradiador Helix tiene varias ventajas, tales como: la polarización circular antes mencionada, construcción y montaje sencillos. Por simplicidad y simplicidad mecánica, elegí un radiador helicoidal, así que estamos decididos: usaremos una parábola central (con un diámetro de unos 90 cm si es posible, más beneficio...) y un radiador helicoidal y un convertidor directamente conectado a ella como una unidad estructural.
Después de obtener la parábola, desmantelamos todos los elementos estructurales que no usaremos, por lo que solo nos queda un espejo parabólico desnudo. Haremos una adaptación adecuada; cada uno debe afrontarlo de la forma más individual posible. Puedes ver una de las posibles soluciones en la fig. 2.:
1. tornillo largo al menos M8
2. tornillos M4 – M5
3. anillo de Al de 3 mm
4. orificios para tornillos pos. 2.
5. almohadillas planas y flexibles
6. Tuerca M8 para tornillo pos. 1.
7. arandelas y tuercas para tornillos pos. 2.
8. orificio para tornillo pos. 1. en la parábola
9. orificios para tornillos pos. 2. en la parábola
10. contrapeso
Medimos el diámetro y la profundidad exactos, según los cuales calculamos el punto focal. – figura 3.
Fórmula utilizada: F = D2/16a
donde D – es el diámetro de la parábola
a – es la profundidad del espejo parabólico en el eje
A la hora de calcular podemos utilizar varios artículos y publicaciones, como por ejemplo en RŽ 4/99 de Zdenek OK1DFC, [ 4.] etc. Después de calcular la distancia focal, comenzamos a fabricar el iluminador: primero calculamos el diámetro del reflector, el iluminador y la distancia entre los hilos. Usamos fórmulas:
Diámetro del reflector R = 0,62 lambda
La distancia del emisor al reflector A = 3900/f [cm, MHz] o A = 0,13 lambda
Distancia entre espiras S = 7200/f [cm, MHz] o S = 0,24 lambda
Diámetro del emisor D = 9300/f [cm, MHz ] o D = 0,31 lambda
Puede ver las dimensiones básicas de la antena helicoidal en la Fig. 4 (arriba).
Pero cuando no queremos hacer cálculos, podemos encontrar un irradiador de hélice calculado y descrito en la literatura (p. ej. según OK2AQK, [ 5.] o G3RUH) o en Internet [ 6.]. Puedes ver un irradiador de este tipo en la fig. 5. En la fig. 6. Ves el emisor terminado del irradiador de hélice: el material es alambre de Cu con un diámetro de 3 mm. Utilicé material adicional para soldar (diámetro 3,15 mm) enrollando toda la longitud (1 m) en un mandril de un diámetro adecuado. El número de vueltas será como máximo de 4 a 5. Al girar, preste atención al sentido de rotación: la señal del satélite tiene polarización en el sentido de las agujas del reloj, p.e. enrollaríamos la antena helicoidal en dirección derecha, pero en el caso del irradiador debe ser al revés, luego hacia la izquierda. El reflector lo haremos a partir de una chapa de aluminio de 2 mm de espesor. Perforaremos tres agujeros en el reflector, desplazados 120 grados entre sí - para tres soportes que sujetarán el radiador sobre el espejo parabólico - también perforaremos los agujeros para los soportes de sujeción en el espejo parabólico. Haremos los soportes a partir de troncos de aluminio con un diámetro de 8 mm: los cortaremos a la longitud requerida (dejemos un margen de 50-100 mm), cortaremos roscas M8 y los doblaremos según sea necesario. Fabricaremos e instalaremos los clips para las cubiertas del convertidor y del irradiador. Perforamos un agujero para el conector en el reflector - individualmente según las dimensiones mecánicas del convertidor - probablemente el agujero no estará en el centro geométrico del reflector. Elegimos el tipo de conector en el irradiador según el tipo de conector que tengamos en el convertidor: tengo un enchufe N (hembra) en el convertidor, así que monté un enchufe N (macho) en el irradiador. Después de fijar el conector del reflector al contacto medio (vivo), estañe el emisor (cable de Cu). Por supuesto, nos aseguraremos de que no toque accidentalmente el reflector (o la parte inanimada); la mejor manera es girar un inserto de teflón adecuado, pero si no tenemos la opción, basta con enhebrar un tubo de PVC en un cable de Cu. Luego colocamos el radiador helicoidal de modo que el centro quede alineado con el centro del reflector. Fijamos el radiador en el conector con un pegamento adecuado. Fijamos el irradiador terminado en la parábola (en el punto focal según nuestro cálculo) y lo probamos. Esto puede ser individual dependiendo del convertidor utilizado, pero en mi caso se veía así: como receptor MF utilizo un transceptor Yaesu FT 290R con un rango de 144,0 a 148,0 MHz. Después de conectar los datos del convertidor a TCVR 144,0 MHz coincide con la frecuencia recibida real de 2400,0 MHz. Hice una pequeña "baliza" con un oscilador de cristal de 50,0 MHz (que se puede comprar por unas pocas coronas o conseguir en la placa base de una computadora vieja) según la Fig. 7. El armónico 48 del oscilador de cristal cae en una frecuencia de 2400,0 MHz, que ya puedo recibir. Cuando la antena del pequeño faro se acerca al irradiador a aprox. 1 cm, por lo que a 2400,0 MHz (luego en tcvr 144,0 MHz), deberíamos escuchar un silbido. [ 7.] Luego intentaremos capturar la señal del satélite. Tras la prueba, cuando todo esté en orden, podemos continuar con el tratamiento superficial y colocación de las fundas. Un spray acrílico es adecuado para el tratamiento de superficies y un recipiente de plástico o chapa es adecuado como tapa para cubrir el convertidor (yo usé un recipiente de sellador de carrocería vacío). Para tapar el emisor - irradiador, debemos utilizar un recipiente de plástico (PVC).
Puede ver la construcción mecánica del irradiador en la Fig. 8:
1. cubierta del convertidor
2. anillo de sellado de goma
3. reflector
4. tapa del radiador (de plástico)
5. emisor
6. convertidor
7. agujeros de montaje
8. Conector N (o enchufe)
Después de montar el irradiador volvemos a comprobar todo y ya tenemos el plato listo para el montaje.
Montaje de antenas - construcción mecánica
Montaremos el pequeño sistema de tal forma que tengamos oportunidad de experimentar y que los cables de alimentación sean lo más cortos posible. Podemos resolver la rotación de forma sencilla, a mano. El movimiento aparente del satélite es lento, por lo que basta con apuntar las antenas después de 1-1 hora. Para realizar experimentos también es adecuado un trípode sencillo o un soporte junto a la ventana. Mi solución es la siguiente: mi sistema de antena satelital está en el techo con rotación remota AZ/EL, pero por varias razones no quería montar la antena parabólica (bajante de más de 30 m de largo, posibilidad limitada de experimentación, etc.), así que monté un pequeño sistema en el marco de la ventana que puedo girar manualmente en ambos planos. El pequeño sistema consta de 4 antenas el Yagi de 2 m, y las ya mencionadas 9 antenas el Yagi de 70 cm y una parábola de 1 m de 13 cm. Este pequeño sistema encontrará aplicación cuando funcione a través de los satélites FO-20 y FO-29, pero también como sistema de antena secundaria o de repuesto.
La disposición y construcción mecánica del sistema se muestra en la Fig. 9:
1. posición de la antena en 145 MHz
2. brazo horizontal para antenas (gira verticalmente en pos. 4. )
3. Mecanismo de fijación de la pluma pos. 2.
4. Tubos soldados en forma de T (gira horizontalmente en el tubo pos. 7)
5. posición del plato a 2,4 GHz
6. posición de la antena en 435 MHz
7. tubo de acero
8. Mecanismo de fijación de tuberías ítem 4.
9. soporte(s) para montaje en la pared o marco de ventana
Aunque esta solución es sencilla, no es ideal: el funcionamiento a través de satélites se limita sólo a la parte de la órbita que las antenas "ven".
Conclusión
Por supuesto, el pequeño sistema descrito no es el mejor, pero es suficiente para los primeros pasos e incluso para el funcionamiento normal. Sé que incluso un transmisor SSB/CW con suficiente potencia en 70 cm es difícil de conseguir para el aficionado medio; ni siquiera estoy hablando de un convertidor en 13 cm, pero todavía hay posibilidades de conseguir dispositivos simples pero utilizables, por ejemplo. simple transvertidor 2m/70cm, convertidores MMDS convertidos, etc. Es más fácil llegar a un convertidor FM local o a un nodo de paquetes que a un transpondedor de satélite, pero el esfuerzo se verá compensado por buenas conexiones, que son realmente una experiencia en las bandas UHF/SHF incluso cuando sabemos que sólo están conectadas a través de un convertidor a una distancia de unos 50.000 km de nosotros. También puedes encontrar fotos de las antenas descritas en mi sitio web: www.host.om7aq.sk o www.QSL.net/om7aq. Agradezco a Zdenek OK1DFC por su cooperación y ayuda.
Literatura
[1] Karl Rothammel: Antennenbuch
[2] Antenas DL6WU para 435 MHz, Producción de dipolo plegado (Radio Journal 6/98)
[3] http://www.ultimatecharger.com/dish.html
[4] Zdeněk Samek, OK1DFC: Cálculo, diseño y construcción de antenas parabólicas (Radio Journal 4/99)
[5] Miroslav Kasal, OK2AQK: Receptor de señales de satélite en la banda S (Amatérske rádio 1995/1,2)
[6] http://www.g6lvb.com a http://www.moon-bounce.com/sband.html
[7] Satélites de aficionados (Radiojournal 4/02) y sitio web VE2ZAZ http://www3.sympatico.ca/b.zauhar/SigSourc/SigSourc.htm
Gyetvai Zoltán OM7AQ
gye@isternet.sk