Nemecký rádioamatér 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). 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.
Przeczytasz w artykule
Koncepcja i determinacja
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 o polaryzacji kołowej, umieszczonej przed reflektorem, co zapewnia efektywne naświetlanie paraboli z dużą wydajnością i minimalnym tłumieniem wzmocnienia.
Na rozdiel od niektorých zložitejších ožarovačov je YATT Helix koncipovaný tak, aby bol ľahko vyrobiteľný aj domácimi prostriedkami. 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:
- Reflektorová doska – metalowy odbłyśnik okrągły o średnicy około 70 mm, który zapewnia kierunkowość i tłumi promieniowanie wsteczne.
- 3D tlačené telo – 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.
- Helixový žiarič – 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.
- Prispôsobovacia (matching) platnička – 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.
- Koaxiálne napájanie – 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 navrhol jednotlivé časti tak, aby bolo možné celý ožarovač vytlačiť bez potreby podpornej štruktúry 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
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, co świadczy o bardzo dobrym dopasowaniu bez konieczności dodatkowego dostrajania.
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, natomiast w połączeniu z odpowiednim LNB zapewnia idealną geometrię do jednoczesnego odbioru i transmisji za pośrednictwem QO-100.
Materiały i produkcja
DL6YCL odporúča tlač tela ožarovača z UV stabilného PETG alebo ASA filamentu, 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 je najvhodnejšie vyrobiť z medeného drôtu (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
Jedným z praktických aspektov návrhu DL6YCL je možnosť priameho upevnenia ožarovača na držiak 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
Podľa skúseností autora aj viacerých používateľov publikovaných na portáloch Thingiverse a QRZ.com, YATT Helix ponúka stabilný výkon, minimálny SWR a spoľahlivú reprodukovateľnosť výsledkov. 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 odporúča pred finálnou montážou skontrolovať SWR pomocou VNA analyzátora, 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 od DL6YCL je výborným príkladom praktickej kombinácie moderných technológií, ako je 3D tlač, 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.