Niemiecki radioamator Andreas DL6YCL znana jest z praktycznych rozwiązań systemów antenowych na pasma mikrofalowe, szczególnie w połączeniu z pracą poprzez transponder geostacjonarny QO-100 (Es'hail-2). Wśród jego projektów znajduje się także nowoczesny projekt wydrukowany w 3D Naświetlacz YATT Helix dla pasma 2,4 GHz, co stanowi łatwe do wdrożenia i wydajne rozwiązanie dla anteny satelitarnej typu uplink. Krótko mówiąc YATT w nazwie oznacza Jeszcze dwie tury, co odnosi się do kompaktowej, ale wydajnej konstrukcji.
Przeczytasz w artykule
Koncepcja i determinacja
Naświetlacz YATT Helix został zaprojektowany jako naświetlacz (zasilanie) do reflektorów parabolicznych stosowanych w amatorskich operacjach satelitarnych. Jest zoptymalizowany pod kątem łącze w górę na częstotliwości 2400 MHz, co odpowiada części nadawczej transpondera QO-100. Konstrukcja wykorzystuje antena dwuślimakowa o polaryzacji kołowej, umieszczonej przed reflektorem, co zapewnia efektywne naświetlanie paraboli z dużą wydajnością i minimalnym tłumieniem wzmocnienia.
W przeciwieństwie do niektórych bardziej złożonych naświetlaczy, YATT Helix został zaprojektowany tak, aby był łatwo wytworzyć domowymi sposobami. Większość części można wydrukować na drukarce 3D, a elementy metalowe uzupełniamy typowymi podzespołami – takimi jak mosiężne śruby, złącze koncentryczne SMA i miedziany drut na spiralę.
Konstrukcja mechaniczna zgodna z DL6YCL
Konstrukcja naświetlacza składa się z kilku podstawowych części:
- Tablica odblaskowa – metalowy odbłyśnik okrągły o średnicy około 70 mm, który zapewnia kierunkowość i tłumi promieniowanie wsteczne.
- Korpus wydrukowany w 3D – plastikowy uchwyt będący konstrukcją nośną spirali i jednocześnie osłoną złącza koncentrycznego. W modelu DL6YCL przystosowano go do łatwego montażu na uchwycie LNB (konwertera), dzięki czemu promiennik można umieścić z konwerterem odbiorczym we wspólnym ognisku czaszy.
- Emiter helisowy – dwużyłowa spirala miedziana o średnicy około 40 mm, wykonana z litego drutu miedzianego o średnicy 1,5-2 mm. Rozmiar i kierunek skoku uzwojeń zostały zaprojektowane tak, aby antena pracowała w prawoskrętnej polaryzacji kołowej (RHCP), kompatybilnej z transponderem QO-100.
- Pasująca płyta – mały trójkątny kawałek blachy umieszczony w pobliżu punktu zasilania, który zapewnia dopasowanie impedancji do 50 Ω i poprawia przenoszenie mocy pomiędzy kablem koncentrycznym a spiralą.
- Zasilacz koncentryczny – Złącze koncentryczne typu SMA lub N, mocowane od tyłu reflektora. Środkowy przewód złącza podłącza się bezpośrednio do początku spirali, przewód ekranujący podłącza się do odbłyśnika.
Andreas DL6YCL zaprojektował poszczególne części, aby umożliwić zbudowanie całego naświetlacza drukować bez konieczności stosowania konstrukcji wsporczej i nawet mniej doświadczony konstruktor poradził sobie z montażem. Pliki STL do druku 3D są dostępne na Thingiverse, a także instrukcje montażu i wymiary podłączenia do złącza koncentrycznego.
Parametry elektryczne i adaptacja
Naświetlacz YATT Helix został zoptymalizowany pod kątem częstotliwości roboczej 2400 MHz, podczas gdy impedancja charakterystyczna jest dostosowana do 50 Ω. W autorskich eksperymentach antena sięgnęła SWR poniżej 1,2:1, co świadczy o bardzo dobrym dopasowaniu bez konieczności dodatkowego dostrajania.
Symulacje i pomiary pokazują, że naświetlacz zapewnia wzmocnienie ok 11 dBi a szerokość belki głównej około 65°. Te parametry są odpowiednie do użycia z odbłyśnik paraboliczny o średnicy 60-100 cm, natomiast w połączeniu z odpowiednim LNB zapewnia idealną geometrię do jednoczesnego odbioru i transmisji za pośrednictwem QO-100.
Materiały i produkcja
DL6YCL zaleca wydruk korpusu chłodnicy z Filament PETG lub ASA odporny na promieniowanie UV, które lepiej znoszą działanie czynników atmosferycznych. Do użytku na zewnątrz, szczególnie zimą, ważne jest, aby materiał charakteryzował się niską nasiąkliwością i dużą stabilnością wymiarową.
Helix jest najlepiej wykonany z drut miedziany (np. z litego przewodu elektrycznego CY 1,5 mm²). Po nawinięciu na szablon ważne jest zachowanie dokładnej odległości pomiędzy zwojami, która określa rezonans i polaryzację kołową. Odbłyśnik może być wykonany z blachy aluminiowej o grubości 1 mm lub krążka miedzianego.
Mechaniczna integracja z LNB
Jednym z praktycznych aspektów projektu DL6YCL jest możliwość bezpośredniego mocowania naświetlacza do uchwytu LNB, co zapewnia optymalne dopasowanie do wspólnego ogniska paraboli. Ten sposób montażu minimalizuje straty i ułatwia wyrównanie polaryzacji.
Montaż promiennika odbywa się za pomocą plastikowego adaptera lub tulejki, którą można zadrukować razem z korpusem. Uchwyt przeznaczony jest do popularnych konwerterów LNB o średnicy 40 mm. W niektórych przypadkach promiennik można podłączyć bezpośrednio do przedniej pokrywy LNB, jeśli w konfiguracji „podwójnego zasilania” używany jest zwykły wspornik.
Doświadczenie operacyjne
Z doświadczeń autora i kilku użytkowników opublikowanych na portalach Wszechświat rzeczy A QRZ.com, oferuje YATT Helix stabilna wydajność, minimalny SWR i niezawodna powtarzalność wyników. W połączeniu ze wzmacniaczem mocy 2,4 GHz o mocy 2-5 W możliwe jest uzyskanie silnego i wyraźnego sygnału na uplinku QO-100 nawet przy mniejszych antenach (60 cm).
Kilku radioamatorów potwierdziło, że promiennik sprawdził się nawet w bardziej wymagających warunkach pogodowych – po ponad roku użytkowania na zewnątrz nie wykazał pogorszenia parametrów, zwłaszcza jeśli został wydrukowany z wysokiej jakości żarnika ASA.
Zalety i uwagi praktyczne
Do głównych zalet naświetlacza YATT Helix zalicza się:
- prosta i szybka produkcja bez specjalnych narzędzi,
- możliwość druku 3D z powszechnie dostępnych materiałów,
- doskonałe dopasowanie do 50 Ω,
- odpowiednia charakterystyka dla reflektorów parabolicznych do 1 m,
- łatwa integracja z LNB dla QO-100,
- niska waga i kompaktowe wymiary,
- wysoka odporność na działanie czynników atmosferycznych.
DL6YCL zaleca sprawdzenie SWR przed ostatecznym montażem Analizator VNA, dzięki czemu można precyzyjnie dostroić odległość pomiędzy spiralą a reflektorem. Małe odchylenia mogą mieć wpływ na dopasowanie impedancji i czystość polaryzacji.
Wniosek
Projekt YATT Helix firmy DL6YCL jest doskonałym przykładem praktycznego połączenia nowoczesnych technologii takich jak Druk 3D, z klasyczną technologią anten mikrofalowych. Dzięki swojej prostocie, dostępności i sprawdzonej funkcjonalności stał się popularnym rozwiązaniem wśród radioamatorów, którzy chcą własnoręcznie zbudować niezawodny i wydajny grzejnik do QO-100.
Opublikowane modele 3D i dokumentacja dostępne na stronie Wszechświat rzeczy umożliwią każdemu zainteresowanemu wykonanie naświetlacza dokładnie według oryginalnego projektu. YATT Helix reprezentuje zatem nowoczesne, otwarte i w pełni powtarzalne rozwiązanie, które łączy w sobie precyzję projektu technicznego z kreatywnym podejściem społeczności radioamatorów.