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Introduzione
Attualmente è già in funzione il satellite AMSAT Oscar 40 (denominazione pre-lancio Fase 3D), che è stato il più grande progetto satellitare nella storia dei satelliti radioamatoriali. Oscar 40 è dotato del cosiddetto transponder a matrice, ovvero è possibile selezionare diverse combinazioni di uplink (ingresso) e downlink (uscita). Dopo diversi mesi di funzionamento, sembra che la modalità satellitare principale sarà quella statunitense: uplink sulla banda U (435 MHz) e downlink sulla banda S (2,4 GHz). Anche la maggior parte delle stazioni attive utilizza questa combinazione. Oltre all'uplink sui 435 MHz, c'è anche l'opzione in banda L (1296 MHz) e banda V (145 MHz) e il downlink in banda K (24 GHz), ma attualmente è più attiva la modalità USA. Ecco perché ho deciso di costruire una stazione per questo mod. I parametri del trasmettitore satellitare del satellite AO-40 consentono alle stazioni di terra di utilizzare antenne di dimensioni relativamente piccole.
Nel mio articolo descriverò semplici antenne per la banda 435 MHz, un'antenna broadcast a 9 elementi yagi e per l'antenna ricevente a 2,4 GHz, una parabola con radiatore elicoidale. Questa configurazione si è dimostrata valida anche nella pratica. Antenne simili sono utilizzate anche da numerose stazioni attive in tutto il mondo. In questo articolo non ho voluto descrivere nel dettaglio il sistema di antenna completo dalla A alla Z, ma ho voluto dare spunti e spunti per la sperimentazione attraverso l'Oscar 40.
Antenna broadcast su 435 MHz
Realizzare un'antenna mediamente buona per 435 MHz non dovrebbe essere un problema nemmeno per un radioamatore, un principiante. Per questo avremo bisogno di materiale in alluminio o duralluminio e anche di alcuni strumenti di base (metro, sega, lime, trapano, trapani, morsa...). Per questa banda utilizzeremo un'antenna Yagi a 9 elementi di polarizzazione lineare, secondo il libro delle antenne di Karl Rothammel. [ 1.] Naturalmente questo è il minimo, le persone più esigenti possono realizzare e utilizzare antenne più lunghe. La soluzione migliore è l'uso di antenne Yagi incrociate - tuttavia, la produzione e l'uso (fissaggio, rotazione...) di tali antenne è molto più impegnativo, quindi per i primi tentativi sarà sufficiente un'antenna più piccola - nel nostro caso 9 elementi. Potete vedere l'antenna in Fig.1. – la sua lunghezza totale è poco più di 1 m, quindi non ci saranno problemi a fissare l’antenna dietro il riflettore. Come puntone utilizziamo materiale in duralluminio quadrato 20×20 mm o un tubo con un diametro di 20 mm. Tagliamo il boma in modo che ci sia abbastanza riserva dietro il riflettore per fissare l'antenna. Tutti gli elementi sono realizzati in materiale da 4-6 mm e sono montati sul braccio senza isolamento. L'antenna secondo la fonte originale ha un guadagno di 11,5 dB, un rapporto fronte-retro di 19 dB, un angolo di radiazione orizzontale di 44 gradi e un angolo di radiazione verticale di 48 gradi. L'impedenza dell'antenna è di 240 Ohm, quindi, per l'alimentazione con cavo coassiale, è necessario utilizzare un trasformatore balun. Il calcolo, la procedura e la modalità di esecuzione sono stati descritti nella R® 6/98 [2.] e anche in altra letteratura. Chiudiamo la presa di corrente a tenuta stagna in una scatola di plastica. Testeremo l'antenna finita (almeno SWR e altri se possibile...).
Antenna ricevente per 2,4 GHz
Realizzare un'antenna per la banda dei 2,4 GHz non sarà più così semplice come per quella dei 70 cm. Il primo passo è scegliere un'antenna adatta per la ricezione in questa banda. Quando guardiamo cosa viene utilizzato nel mondo, la conclusione è chiara: la maggior parte delle stazioni utilizza un'antenna parabolica. Oltre alle antenne paraboliche, vengono utilizzate anche eliche, cappi, Yagi e loro modifiche. Tuttavia, a 2,4 GHz le dimensioni delle classiche antenne Yagi e ad anello sono già così piccole che la loro costruzione è difficile. Anche un'elica è una possibilità. Tuttavia, vogliamo un'antenna che abbia un guadagno sufficiente e una costruzione meccanica relativamente semplice. Tale antenna sarà chiaramente una parabola. Non dobbiamo realizzare faticosamente uno specchio parabolico a casa: per la televisione satellitare e MMDS è possibile utilizzare diverse parabole con un diametro da 60 cm a 1 m. Per semplicità lavoreremo con un'antenna parabolica centrale: è possibile anche l'uso di un'antenna parabolica offset, molte stazioni la utilizzano. Un piatto centrale più vecchio con un diametro di 90 cm e 1 m può essere acquistato per poche centinaia di corone, se siamo fortunati, anche per meno (ciao...). Io utilizzo un piatto con un diametro di 1 m.
La seconda questione che dobbiamo esaminare è l'irradiatore. In letteratura si trovano descrizioni di diversi irradiatori per questa banda. Personalmente ho realizzato e provato diversi tipi e soluzioni (secondo DB6NT, DK1VC, OE9PMJ, ecc.). Tuttavia, hanno una polarizzazione lineare e sono più adatti al funzionamento normale. Per il funzionamento satellitare sarebbe preferibile un'alimentazione con polarizzazione circolare: u EME è un irradiatore molto diffuso e popolare secondo VE4MA e per le stazioni EME ceche (OK1DFC, OK1CA, OK1UWA) anche un'alimentazione con un interruttore di polarizzazione del setto. Molti radioamatori utilizzano un emettitore ad elica per i sistemi satellitari. Esistono diverse soluzioni di progettazione, ad esempio secondo G3RUH, G6LVB...ecc. [ 3.] ecc. L'irradiatore Helix presenta diversi vantaggi, quali: la già citata polarizzazione circolare, la semplicità di costruzione e di montaggio. Per semplicità e semplicità meccanica, ho scelto un radiatore elicoidale - quindi abbiamo deciso: utilizzeremo una parabola centrale (con un diametro di circa 90 cm se possibile - più profitto...) e un radiatore elicoidale e un convertitore direttamente collegati ad essa come un'unità strutturale.
Dopo aver ottenuto la parabola, smantelliamo tutti gli elementi strutturali che non utilizzeremo, quindi avremo solo uno specchio parabolico nudo. Faremo la soluzione adeguata: ognuno deve affrontarlo individualmente possibile. Potete vedere una delle possibili soluzioni in fig. 2.:
1. vite lunga almeno M8
2. viti M4 – M5
3. anello in alluminio da 3 mm
4. fori per viti pos. 2.
5. cuscinetti piatti e flessibili
6. Dado M8 per vite pos. 1.
7. rondelle e dadi per viti pos. 2.
8. foro per vite pos. 1. sulla parabola
9. fori per viti pos. 2. sulla parabola
10. contrappeso
Misuriamo il diametro e la profondità esatti, in base ai quali calcoliamo il punto focale. – fig.3.
Formula utilizzata: F = D2/16a
dove D – è il diametro della parabola
a – è la profondità dello specchio parabolico nell'asse
Per i calcoli possiamo utilizzare diversi articoli e pubblicazioni, come ad esempio in R® 4/99 di Zdenek OK1DFC, [ 4.] ecc. Dopo aver calcolato la lunghezza focale, iniziamo a costruire l'illuminatore: prima calcoliamo il diametro del riflettore, dell'illuminatore e la distanza dei fili. Utilizziamo le formule:
Diametro riflettore R = 0,62 lambda
La distanza dell'emettitore dal riflettore A = 3900/f [cm, MHz] o A = 0,13 lambda
Distanza tra le spire S = 7200/f [cm, MHz] o S = 0,24 lambda
Diametro emettitore D = 9300/f [cm, MHz ] o D = 0,31 lambda
Puoi vedere le dimensioni di base dell'antenna elicoidale nella Fig. 4 (sopra).
Ma se non vogliamo fare i conti, possiamo trovare in letteratura (ad esempio secondo OK2AQK, [ 5.] o G3RUH) o in Internet [ 6.] un irradiatore a elica calcolato e descritto. Puoi vedere un tale irradiatore in fig. 5. Nella fig. 6. vedete l'emettitore finito dell'irradiatore ad elica: il materiale è filo di Cu del diametro di 3 mm - ho utilizzato ulteriore materiale per la saldatura (diametro 3,15 mm) avvolgendo l'intera lunghezza (1 m) su un mandrino di diametro adeguato. Il numero di giri sarà al massimo da 4 a 5. Durante la rotazione prestare attenzione al senso di rotazione: il segnale dal satellite ha polarizzazione oraria, - ad es. noi avvolgeremmo l'antenna ad elica in senso destrorso, ma nel caso dell'irradiatore dovrà essere il senso opposto, quindi sinistrorso. Realizzeremo il riflettore da un foglio di alluminio spesso 2 mm. Faremo tre fori sul riflettore, sfalsati di 120 gradi l'uno dall'altro - per tre staffe che manterranno il radiatore sopra lo specchio parabolico - praticheremo anche i fori per le staffe di sostegno sullo specchio parabolico. Realizzeremo le staffe da tronchi di alluminio con un diametro di 8 mm: tagliamoli alla lunghezza richiesta (lasciare un margine di 50-100 mm), tagliamo i fili M8 e li pieghiamo secondo necessità. Realizzeremo e installeremo le clip per i coperchi del convertitore e dell'irradiatore. Facciamo un foro per il connettore sul riflettore - individualmente in base alle dimensioni meccaniche del convertitore - probabilmente il foro non sarà nel centro geometrico del riflettore. Scegliamo il tipo di connettore sull'irradiatore in base a che tipo di connettore abbiamo sul convertitore: io sul convertitore ho una presa N (femmina), quindi ho montato una spina N (maschio) sull'irradiatore. Dopo aver fissato il connettore del riflettore al contatto centrale (sotto tensione), stagnare l'emettitore (filo Cu). Naturalmente faremo attenzione che non tocchi accidentalmente il riflettore (o la parte inanimata): la soluzione migliore è girare un inserto in teflon adatto, ma se non ne abbiamo la possibilità, è sufficiente infilare un tubo in PVC su un filo di rame. Quindi regoliamo il radiatore elicoidale in modo che il centro sia in linea con il centro del riflettore. Fissiamo il radiatore nel connettore con una colla adatta. Fissiamo l'irradiatore finito sulla parabola (nel fuoco secondo il nostro calcolo) e lo proviamo. Questo può essere individuale a seconda del convertitore utilizzato, ma nel mio caso è stato così: come ricevitore MF utilizzo un ricetrasmettitore Yaesu FT 290R con una gamma da 144,0 a 148,0 MHz. Dopo aver collegato i dati del convertitore a TCVR 144,0 MHz corrisponde alla frequenza effettiva ricevuta di 2400,0 MHz. Ho realizzato un piccolo "faro" da un oscillatore a cristallo da 50,0 MHz (che puoi acquistare per poche corone o ricavare da una vecchia scheda madre del computer) secondo la Fig. 7. La 48a armonica dell'oscillatore a cristallo cade su una frequenza di 2400,0 MHz, che posso già ricevere. Quando l'antenna del faro piccolo viene avvicinata all'irradiatore a ca. 1 cm, quindi a 2400.0 MHz (quindi su tcvr 144.0 MHz), dovremmo sentire un fischio. [ 7.] Quindi proveremo a catturare il segnale dal satellite. Dopo il test, quando tutto sarà in ordine, potremo proseguire con il trattamento superficiale e l'applicazione delle coperture. Per il trattamento delle superfici è adatto uno spray acrilico e come copertura per coprire il convertitore è adatto un contenitore in plastica o lamiera (io ho utilizzato un contenitore vuoto per sigillante per carrozzeria). Per coprire l'emettitore - l'irradiatore, dobbiamo utilizzare un contenitore di plastica (PVC).
Potete vedere la costruzione meccanica dell'irradiatore in Fig. 8. :
1. coperchio del convertitore
2. anello di tenuta in gomma
3. riflettore
4. copertura del radiatore (in plastica)
5. emettitore
6. convertitore
7. fori di montaggio
8. Connettore N (o spina)
Dopo aver assemblato l'irradiatore, controlliamo nuovamente tutto e abbiamo la parabola pronta per il montaggio.
Montaggio antenne - costruzione meccanica
Monteremo il piccolo sistema in modo tale da avere la possibilità di sperimentare e che i cavi di alimentazione siano quanto più corti possibile. Possiamo risolvere la rotazione semplicemente, a mano. Il movimento apparente del satellite è lento, quindi è sufficiente puntare le antenne dopo 1-1 ora. Per gli esperimenti è adatto anche un semplice treppiede o un supporto vicino alla finestra. La mia soluzione è la seguente: il mio sistema di antenna satellitare è sul tetto con rotazione remota AZ/EL, ma per diversi motivi non volevo montare la parabola in alto (tubo di scarico lungo più di 30 m, possibilità limitate di sperimentazione, ecc.), quindi ho montato un piccolo sistema sul telaio della finestra che posso ruotare manualmente su entrambi i piani. Il piccolo sistema è composto da un'antenna da 4 el Yagi per 2m, e dalle già citate 9 antenne el Yagi per 70 cm e una parabola da 1m per 13 cm. Questo piccolo sistema troverà applicazione quando si lavora attraverso i satelliti FO-20 e FO-29, ma anche come sistema di antenna di riserva o di seconda.
La disposizione e la costruzione meccanica del sistema è mostrata in Fig. 9:
1. posizione dell'antenna su 145 MHz
2. asta orizzontale per antenne (ruota verticalmente in pos. 4. )
3. meccanismo di fissaggio asta pos. 2.
4. Tubi saldati a T (ruota orizzontalmente nel tubo pos. 7)
5. posizione della parabola a 2,4 GHz
6. posizione dell'antenna su 435 MHz
7. tubo d'acciaio
8. meccanismo per fissaggio tubi art. 4.
9. staffa/e per il montaggio a parete o sul telaio della finestra
Sebbene questa soluzione sia semplice, non è ideale: il funzionamento tramite satelliti è limitato solo alla parte dell'orbita che le antenne "vedono".
Conclusione
Naturalmente il piccolo sistema descritto non è il massimo, ma è sufficiente per i primi passi e anche per il normale funzionamento. So che anche un trasmettitore SSB/CW con potenza sufficiente sui 70 cm è difficile da trovare per l'amatore medio - non sto nemmeno parlando di un convertitore sui 13 cm, ma ci sono ancora possibilità di ottenere dispositivi semplici ma utilizzabili - ad es. semplice trasvertitore 2m/70cm, convertitori MMDS convertiti, ecc. È più facile raggiungere un convertitore FM locale o un nodo a pacchetto che un transponder satellitare, ma la fatica sarà compensata da buoni collegamenti, che sono davvero un'esperienza sulle bande UHF/SHF anche quando sappiamo che sono collegati solo tramite un convertitore a una distanza di circa 50.000 km da noi. Puoi anche trovare le foto delle antenne descritte sul mio sito web: www.host.om7aq.sk O www.QSL.net/om7aq. Ringrazio Zdenek OK1DFC per la collaborazione e l'aiuto.
Letteratura
[1] Karl Rothammel: Antennenbuch
[2] Antenne DL6WU per 435 MHz, Produzione di dipolo ripiegato (Radio Journal 6/98)
[3] http://www.ultimatecharger.com/dish.html
[4] Zdeněk Samek, OK1DFC: Calcolo, progettazione e costruzione di antenne paraboliche (Radio Journal 4/99)
[5] Miroslav Kasal, OK2AQK: Ricevitore di segnali satellitari nella banda S (Amatérske rádio 1995/1,2)
[6] http://www.g6lvb.com a http://www.moon-bounce.com/sband.html
[7] Satelliti amatoriali (Radiojournal 4/02) e il sito web VE2ZAZ http://www3.sympatico.ca/b.zauhar/SigSourc/SigSourc.htm
Gyetvai Zoltán OM7AQ
gye@isternet.sk