Nemecký rádioamatér Andreas 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). Medzi jeho projekty patrí aj moderný 3D tlačený YATT Helix ožarovač pre pásmo 2,4 GHz, ktorý predstavuje ľahko realizovateľné a výkonné riešenie pre satelitnú Uplink anténu. Skratka YATT v názve znamená Yet Another Two Turn, čo odkazuje na kompaktný, ale účinný dizajn.
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Concept et détermination
Ožarovač YATT Helix bol navrhnutý ako ožarovač (feed) pre parabolické reflektory, ktoré sa používajú v amatérskej satelitnej prevádzke. Je optimalizovaný pre uplink na frekvencii 2400 MHz, ktorá zodpovedá vysielacej časti transpondéra QO-100. Konštrukcia využíva dvojzávitovú helixovú anténu 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.
Na rozdiel od niektorých zložitejších ožarovačov je YATT Helix koncipovaný tak, aby bol ľahko vyrobiteľný aj domácimi prostriedkami. 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 :
- Reflektorová doska – un réflecteur circulaire métallique d'un diamètre d'environ 70 mm, qui assure la directivité et supprime le rayonnement arrière.
- 3D tlačené telo – 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.
- Helixový žiarič – 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.
- Prispôsobovacia (matching) platnička – 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.
- Koaxiálne napájanie – 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 navrhol jednotlivé časti tak, aby bolo možné celý ožarovač vytlačiť bez potreby podpornej štruktúry 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
Ožarovač YATT Helix bol optimalizovaný pre pracovnú frekvenciu 2400 MHz, pričom charakteristická impedancia je prispôsobená na 50 Ω. V experimentoch autora dosahovala anténa SWR pod 1,2 : 1, ce qui indique un très bon ajustement sans nécessiter de réglage supplémentaire.
Simulácie a merania ukazujú, že ožarovač poskytuje zisk približne 11 dBi a šírku hlavného zväzku okolo 65°. Tieto parametre sú vhodné pre použitie s parabolickým reflektorom o priemere 60 – 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 odporúča tlač tela ožarovača z UV stabilného PETG alebo ASA filamentu, 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 je najvhodnejšie vyrobiť z medeného drôtu (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
Jedným z praktických aspektov návrhu DL6YCL je možnosť priameho upevnenia ožarovača na držiak 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
Podľa skúseností autora aj viacerých používateľov publikovaných na portáloch Thingiverse a QRZ.com, YATT Helix ponúka stabilný výkon, minimálny SWR a spoľahlivú reprodukovateľnosť výsledkov. 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 odporúča pred finálnou montážou skontrolovať SWR pomocou VNA analyzátora, 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
Projekt YATT Helix od DL6YCL je výborným príkladom praktickej kombinácie moderných technológií, ako je 3D tlač, 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.