Radioamateur allemand Andréas DL6YCL est connu pour ses solutions pratiques pour les systèmes d'antennes pour les bandes micro-ondes, notamment en relation avec le fonctionnement via un transpondeur géostationnaire QO-100 (Es'hail-2). Parmi ses projets se trouve également un projet moderne imprimé en 3D Irradiateur YATT Helix pour la bande 2,4 GHz, ce qui représente une solution simple à mettre en œuvre et puissante pour une antenne satellite montante. En bref YATT dans le nom signifie Encore deux tours, qui fait référence à un design compact mais efficace.
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Concept et détermination
L'irradiateur YATT Helix a été conçu comme irradiateur (alimentation) pour les réflecteurs paraboliques utilisés dans l'exploitation des satellites amateurs. Il est optimisé pour liaison montante à une fréquence de 2400 MHz, qui correspond à la partie émettrice du transpondeur QO-100. La construction utilise antenne double hélice à polarisation circulaire, située devant le réflecteur, qui assure une irradiation efficace de la parabole avec un rendement élevé et une atténuation minimale du gain.
Contrairement à certains irradiateurs plus complexes, le YATT Helix est conçu pour être facilement produit avec des remèdes maison. La plupart des pièces peuvent être imprimées sur une imprimante 3D et les éléments métalliques sont complétés par des composants communs, tels que des vis en laiton, un connecteur coaxial SMA et un fil de cuivre pour l'hélice.
Construction mécanique selon DL6YCL
La conception de l'irradiateur se compose de plusieurs éléments de base :
- Panneau réflecteur – un réflecteur circulaire métallique d'un diamètre d'environ 70 mm, qui assure la directivité et supprime le rayonnement arrière.
- Corps imprimé en 3D – un support en plastique qui sert de structure porteuse de l'hélice et en même temps de couvercle pour la connexion coaxiale. Dans le modèle DL6YCL, il est conçu pour un montage facile sur le support LNB (convertisseur) afin que le radiateur puisse être placé avec le LNB récepteur dans le foyer commun de la parabole.
- Émetteur d'hélice – une spirale de cuivre double brin d'un diamètre d'environ 40 mm, constituée d'un fil de cuivre massif d'un diamètre de 1,5 à 2 mm. La taille et la direction du pas du bobinage sont conçues pour que l'antenne fonctionne en polarisation circulaire droite (RHCP), compatible avec le transpondeur QO-100.
- Assiette assortie – une petite pièce de tôle triangulaire située à proximité du point d'alimentation, qui permet une adaptation d'impédance à 50 Ω et améliore le transfert de puissance entre le coaxial et l'hélice.
- Alimentation coaxiale – Connecteur coaxial de type SMA ou N, fixé à l'arrière du réflecteur. Le fil médian du connecteur est connecté directement au début de l'hélice, le fil de blindage est connecté au réflecteur.
Andreas DL6YCL a conçu les pièces individuelles pour rendre possible l'ensemble de l'irradiateur imprimer sans avoir besoin d'une structure de support et même un constructeur moins expérimenté a géré l'assemblage. Les fichiers STL pour l'impression 3D sont disponibles sur Thingiverse, ainsi que les instructions de montage et les dimensions de connexion au connecteur coaxial.
Paramètres électriques et adaptation
L'irradiateur YATT Helix a été optimisé pour la fréquence de fonctionnement 2400 MHz, tandis que l'impédance caractéristique est ajustée à 50 Ω. Dans les expériences de l'auteur, l'antenne a atteint ROS inférieur à 1,2 : 1, ce qui indique un très bon ajustement sans nécessiter de réglage supplémentaire.
Les simulations et mesures montrent que l'irradiateur apporte un gain d'environ 11 dBi et la largeur du faisceau principal autour de 65°. Ces paramètres conviennent à une utilisation avec réflecteur parabolique d'un diamètre de 60 à 100 cm, tandis qu'en combinaison avec un LNB approprié, il offre une géométrie idéale pour la réception et la transmission simultanées via le QO-100.
Matériaux et fabrication
DL6YCL recommande d'imprimer le corps du radiateur à partir de Filament PETG ou ASA stable aux UV, qui résistent mieux aux effets des intempéries. Pour une utilisation en extérieur, notamment en hiver, il est important que le matériau ait un faible pouvoir absorbant et une grande stabilité dimensionnelle.
Helix est mieux fabriqué à partir de fil de cuivre (par exemple à partir d'un conducteur électrique solide CY 1,5 mm²). Après enroulement sur le gabarit, il est important de maintenir la distance exacte entre les spires, qui détermine la résonance et la polarisation circulaire. Le réflecteur peut être constitué d'une tôle d'aluminium d'une épaisseur de 1 mm ou d'un disque de cuivre.
Intégration mécanique avec LNB
L'un des aspects pratiques de la conception du DL6YCL est possibilité de fixation directe de l'irradiateur sur le support LNB, qui permet d'obtenir un alignement optimal avec le foyer commun de la parabole. Cette méthode de montage minimise les pertes et facilite l'alignement de la polarisation.
L'irradiateur est monté à l'aide d'un adaptateur ou d'un manchon en plastique qui peut être imprimé avec le corps. Le support est conçu pour les LNB courants d'un diamètre de 40 mm. Dans certains cas, le radiateur peut être connecté directement au capot avant du LNB si un support commun est utilisé pour une configuration « double alimentation ».
Expérience opérationnelle
D'après l'expérience de l'auteur et de plusieurs utilisateurs publiés sur des portails Thingivers un QRZ.com, YATT Helix propose performances stables, SWR minimal et reproductibilité fiable des résultats. En combinaison avec un amplificateur de puissance de 2,4 GHz d'une puissance de 2 à 5 W, il est possible d'obtenir un signal fort et clair sur la liaison montante QO-100, même avec des paraboles plus petites (60 cm).
Plusieurs radioamateurs ont confirmé que le radiateur a fait ses preuves même dans des conditions météorologiques plus exigeantes : après plus d'un an d'utilisation en extérieur, ses paramètres n'ont pas montré de détérioration, surtout s'il était imprimé à partir de filament ASA de haute qualité.
Avantages et notes pratiques
Les principaux avantages de l'irradiateur YATT Helix sont les suivants :
- une production simple et rapide sans outils spéciaux,
- la possibilité d'imprimer en 3D à partir de matériaux couramment disponibles,
- excellente adaptation à 50 Ω,
- caractéristique adaptée aux réflecteurs paraboliques jusqu'à 1 m,
- intégration facile avec LNB pour QO-100,
- faible poids et dimensions compactes,
- haute résistance aux intempéries.
DL6YCL recommande de vérifier le SWR avant l'assemblage final avec Analyseur VNA, afin que la distance entre l'hélice et le réflecteur puisse être réglée avec précision. De petits écarts peuvent affecter l’adaptation d’impédance et la pureté de la polarisation.
Conclusion
Projet Hélice YATT par DL6YCL est un excellent exemple d'une combinaison pratique de technologies modernes telles que impression 3D, avec la technologie classique d'antenne micro-ondes. Grâce à sa simplicité, sa disponibilité et ses fonctionnalités éprouvées, il est devenu une solution populaire parmi les radioamateurs qui souhaitent construire de leurs propres mains un radiateur fiable et efficace pour le QO-100.
Modèles 3D publiés et documentation disponibles sur Thingivers permettre à toute personne intéressée de fabriquer un irradiateur exactement selon la conception originale. YATT Helix représente ainsi une solution moderne, ouverte et entièrement reproductible qui allie la précision de la conception technique à l'approche créative de la communauté radioamateur.