Da 
Súčasný rozmach rádioamatérskych satelitov pracujúcich na nízkej obežnej dráhe (LEO ) prináša operátorom nové možnosti, ale aj technické výzvy. Či už ide o klasické FM prevádzače na družiciach SO-50 a AO-91, linky na Medzinárodnej vesmírnej stanici ISS, alebo o pokročilú digitálnu prevádzku, úspech nadviazania stabilného QSO závisí predovšetkým Da anténneho systému. Pri práci cez orbitálne opakovače s bežnými lineárne polarizovanými anténami sa operátori vo svojom Shacku neustále stretávajú s hlbokým únikom signálu – fenoménom známym ako QSB . Tento nepriaznivý jav, umocnený Faradayovou rotáciou v ionosfére a neustálou zmenou polohy rotujúceho satelitu, efektívne rieši kruhová Polarizácia .
Tuttavia, la produzione di antenne cross-direzionali industriali è meccanicamente impegnativa e finanziariamente costosa. Nello spirito di condivisione aperta di hardware e licenze GNU GPL v3 Tuttavia, un concetto open-source più raffinato è stato creato da un radioamatore tedesco. DB6KT (pubblicato sulla piattaforma) Thingiverse, numero 4323183), che combina l'ingegneria RF di precisione con la tecnologia di stampa 3D. Questo progetto ti permette di costruire una croce ultraleggera yagi Antenna per le bande dei 2 m e dei 70 cm con polarizzazione circolare.
Nell'articolo leggerete
Quali sono i vantaggi della polarizzazione circolare per le operazioni satellitari VHF?
Pri bežnej terestriálnej prevádzke na veľmi krátkych vlnách striktne dodržiavame polarizáciu podľa druhu prevádzky. Pre FM prevádzače, digitálne siete DMR , D-Star či paketovú sieť APRS je nepísanou normou vertikálna polarizácia. Naopak, pri diaľkových spojeniach prostredníctvom odrazov Da meteoritických stôp (meteor scatter ), v móde EME (Zem-Mesiac-Zem) alebo počas rádioamatérskych contestov v režimoch SSB, CW a RTTY sa uplatňuje polarizácia horizontálna. Satelitná prevádzka však vyžaduje úplne odlišný prístup.
Družice obiehajúce na nízkych dráhach neustále menia svoju priestorovú orientáciu voči prijímaciemu QTH operátora. Keď lineárne polarizovaný signál zo satelitnej antény prechádza ionosférickými vrstvami, dochádza k jeho stáčaniu. Ak pozemská stanica používa fixnú vertikálnu alebo horizontálnu anténu, v momentoch polarizačného nesúladu vzniká strata, ktorá v maximách dosahuje až 20 dB. Výsledkom je rapídny pokles odstupu signálu Da šumu (SNR ), neustále kolísanie obvodov automatického riadenia zisku (AGC ), úniky na hranicu šumu a v najhoršom prípade úplná strata čitateľnosti relácie a nútený odchod do stavu QRT .
Kruhová polarizácia – pravotočivá (RHCP ) alebo ľavotočivá (LHCP ) – tento problém kompletne eliminuje. Elektromagnetické pole rotuje o 360 stupňov počas každej periódy vlny, vďaka čomu dokáže antenna prijímať lineárny signál v akejkoľvek polohe s konštantným útlmom iba 3 dB. Ak majú obe strany linky zhodnú kruhovú polarizáciu, polarizačná strata klesá k nule. Na implementáciu tohto princípu slúžia krížové smerové antény, kde sú dve sady elementov mechanicky otočené o 90 stupňov na spoločnom nosiči (boom) a elektricky napájané s fázovým posunom 90 stupňov pomocou fázovacieho koaxiálneho vedenia alebo prispôsobovacieho transformátora.
Quando viene utilizzato nel funzionamento cross-band? diviso frequenza (tipicamente Collegamento in salita a 144 MHz e Downlink na 430 MHz), je kľúčové zamedziť vzájomnému ovplyvňovaniu oboch vetiev. Silný vysielací výkon (QRO ) by mohol zahltiť citlivé vstupné obvody prijímača a spôsobiť intermodulačné skreslenie (IMD Per questo motivo, nel percorso sono inclusi filtri selettivi di questo tipo. LPF (passa-basso) per il ramo di trasmissione e HPF (passa-alto) per il ramo di ricezione, il più delle volte integrato in un miniduplexer combinato. Ciò garantisce che il moderno ACD prevodníky a digitálne signálové procesory (DSP ) in architettura SDR TCPR Funzionano senza sovraccarico, il che consente una ricezione chiara anche con segnali deboli e un basso livello di rumore.
Dettagli costruttivi stampati in 3D secondo DB6KT
Costruzione presentata da radioamatori DB6KT con riferimento Thingiverse #4323183 Questo progetto introduce una prospettiva innovativa sulla costruzione meccanica delle antenne cross-direzionali. I tradizionali supporti metallici per gli elementi vengono completamente sostituiti da supporti modulari in plastica, precisi e realizzati con la tecnica della produzione additiva. Il principale vantaggio del progetto risiede nella minimizzazione del peso complessivo, pur mantenendo un'elevata resistenza torsionale dell'intero sistema.
Come supporto centrale (braccio), l'autore ha proposto di utilizzare una comune canna da pesca in fibra di vetro. La fibra di vetro è un materiale ideale perché è completamente non conduttiva e radiotrasparente, quindi non deforma il diagramma di radiazione dell'antenna e non introduce capacità parassite nel sistema. Per le installazioni fisse, l'autore ha aggiornato il progetto con supporti adattati a comuni tubi di plastica con un diametro esterno di 25 mm. La scelta dei materiali per gli elementi stessi è ottimizzata per la massima conduttività elettrica e la facilità di lavorazione meccanica a casa:
Gli elementi passivi (riflettore e singoli direttori) sono realizzati con fili di saldatura in lega di alluminio di 3,2 mm di diametro. Questo materiale è caratterizzato da peso ridotto, prezzo contenuto ed eccellente resistenza all'ossidazione.
I radiatori attivi sono realizzati in tubo di ottone di 4,0 mm di diametro. La scelta dell'ottone è strategica: a differenza dell'alluminio, si salda in modo eccellente, consentendo un collegamento diretto e affidabile del cavo coassiale di alimentazione o della linea di fase senza resistenze di transizione.
Le staffe stampate in 3D fissano con precisione gli elementi ad angolo retto, fornendo al contempo lo spostamento meccanico necessario lungo l'asse del telaio per il corretto allineamento della polarizzazione circolare. DB6KT ha progettato geometrie ottimizzate per due array di antenne separati, i cui parametri meccanici sono riassunti nella tabella seguente:
| Banda di frequenza | Numero di elementi | materiale per elementi passivi | Materiale emettitore | lunghezza del braccio | Peso totale dell'assemblaggio |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 m (144 MHz) | 6 elementi | Filo per saldatura di alluminio da 3,2 mm | Tubo in ottone da 4,0 mm | circa 2,0 m | meno di 600 g |
| 70 cm (430/440 MHz) | 10 elementi | Filo per saldatura di alluminio da 3,2 mm | Tubo in ottone da 4,0 mm | circa 2,0 m | meno di 500 g |
Dal punto di vista della tecnologia di stampa 3D, la scelta del filamento è fondamentale per garantire l'integrità meccanica a lungo termine dell'antenna in ambienti esterni. Il PLA convenzionale è assolutamente inadatto, poiché si degrada rapidamente sotto la luce UV e perde stabilità a temperature superiori a 50 gradi Celsius. Gli elementi strutturali esposti agli agenti atmosferici devono essere stampati in PETG o, idealmente, in ASA. Il filamento ASA offre un'eccellente stabilità ai raggi UV, un'elevata resistenza al calore e agli urti. In fase di preparazione alla stampa con un Software di slicing, si consiglia di impostare lo spessore dello strato a 0,2 mm, utilizzare almeno 3 o 4 pareti periferiche e una densità di riempimento compresa tra il 35% e il 50%, con una struttura giroidale che garantisca una resistenza uniforme su tutti e tre gli assi e impedisca la formazione di crepe sotto l'effetto del vento.
Approfondimenti sull'utente e funzionamento pratico
L'impiego pratico delle antenne DB6KT nella comunità dei radioamatori ha riscosso un grande successo. Gli utenti apprezzano soprattutto l'estrema leggerezza dell'intera struttura. Il peso totale della versione da 2 metri è inferiore a 600 grammi e quello della versione da 70 centimetri è inferiore a 500 grammi, aprendo la strada alle operazioni satellitari portatili durante le attività in mobilità.
Il peso ridotto e il minimo momento d'inerzia rappresentano un enorme vantaggio anche per le installazioni fisse sui tetti degli edifici. Per il tracciamento automatico dei satelliti LEO non è necessario investire in impianti industriali massicci e costosi. rotatori azimut-elevazioneGli utenti riescono a costruire rotatori leggeri alimentati da servomotori di precisione o da motori passo-passo controllati da microcontrollore. Arduino Nano Questo approccio è estremamente diffuso nella rete mondiale di stazioni di terra aperte. Sabato sera , dove le antenne DB6KT vengono utilizzate per la telemetria automatizzata e la raccolta dati da CubeSat scientifici e radioamatoriali.
L'accuratezza dimensionale garantita dalla produzione additiva è pienamente dimostrata durante l'intero ciclo di vita elettrico dell'antenna. Grazie al rigoroso rispetto delle lunghezze degli elementi e della loro distanza reciproca, l'antenna presenta eccellenti valori di PSV (rapporto di onda stazionaria) subito dopo l'assemblaggio. Misurati con un analizzatore di antenna vettoriale, i valori di PSV nei segmenti satellitari 145.800–146.000 MHz e 435.000–438.000 MHz si mantengono stabilmente al di sotto di 1,5: 1, eliminando la necessità di complesse regolazioni meccaniche. Ciò è ulteriormente facilitato dal fatto che i radiatori in ottone consentono la saldatura diretta del cavo coassiale, eliminando l'utilizzo di pesanti morsettiere e minimizzando le induttanze parassite.
Riepilogo
La combinazione tra l'ingegneria radioamatoriale e la moderna stampa 3D apporta un elevato grado di flessibilità al mondo della tecnologia a radiofrequenza. Il progetto dell'antenna yagi a croce stampata in 3D di DB6KT è un esempio perfetto di come rendere accessibili al grande pubblico concetti avanzati come la polarizzazione circolare a una frazione del prezzo commerciale. Il costo minimo dei materiali (fili di saldatura in alluminio e tubi in ottone) unito alle proprietà meccaniche dei filamenti ASA rende questa realizzazione un progetto ideale per il fine settimana per qualsiasi appassionato di tecnologia alla ricerca di una soluzione affidabile per operare tramite satelliti radioamatoriali.