ТехСтоп, Екатеринбург, Россия - технологии для работы и развлечений.

Антенна для приема спутниковой телеметрии.

Для приема сигналов спутниковой телеметрии и маяков радио приемником RTL-SDR - может понадобится изготовление специальных антенн ... Входные данные основных параметров спутниковых антенн :
- диапазон : 145 МГц / длина волны λ = 2.07 метра ...
- диапазон : 435 МГц / длина волны λ = 0.69 метра ...
- направление поляризации RH / правое или LH / левое ...

Особенно интересна и поучительна в плане простоты конструкции и добротности - статья Мартина G8JNJ : Спутниковая антенна Спираль, в смешанном режиме работы ... Это экспериментальная всенаправленная антенна для 70 см с горизонтальным и вертикальным усилением, которая в настоящее время используется в WEB SDR Университета Саутгемптона ...

Экспериментируя с одним витком, автор решил попробовать добавить витки, чтобы проверить увеличение усиления ... Подключение кабеля к антенне в стиле Gamma Match - гамма соответствие, принципиально отличный способ согласования по сопротивлению кабеля и антенны ... Между точками подключения кабеля подключается гамма-стержень, также называемый спичка (или, костыль), своеобразное Г-колено, удлиняющее антенну и изменяющее ее импеданс ... Также, этот способ подключения позволяет крепить антенну на несущую мачту без изоляции, но требует тщательных расчетов, проверок и настроек ... Таким образом, существует два мнения точки подключения к антенне :
- в области / зоне Boom эффекта ...
- посередине, между центром антенны и областью Boom эффекта ...

Но, это все - теоретическая лирика ... Подробнее о гамма соответствии можно узнать из PDF источника Gamma Match, способ расчета подключения антенн ... Практически, гамма соответствие позволяет работать антенне и в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях, причем при переходе сигнала спутника из вертикальной плоскости в горизонтальную - уровень усиления антенны возрастает ... Это позволяет использовать антенну, как всенаправленную ... Автор указывает, что все сказанное относится к 3 виткам намотки спиральной спутниковой антенны ...
- Увеличение > 3 количества витков изменит режим распространения в направлении спиральной моды ...
- Уменьшение < 3 количество витков уменьшит усиление в обеих плоскостях поляризации и вызовет дисбаланс между горизонтальным и вертикальным усилением ...

Моделирование предположило, что растянутая 3-х витковая спираль с окружностью спирали приблизительно 1/2 λ и общей длиной 1/2 λ на 70 см и подключение способом Gamma Match в центре - обеспечит разумное усиление, всенаправленную диаграмму направленности и смешанную поляризацию ... Очень интересная конструкция ... Впоследствии автор обнаружил статью (под названием Винтовая антенна), написанную Дж. Краусом, W8JK(SK), которая была опубликована в 1949 году, где отмечены основные эффекты антенн :
- различие между
- нормальной (омни) модой излучения, когда длина окружности спирали < λ
- и аксиальной (лучевой) модой излучения, когда длина окружности спирали = λ
# - в нормальном режиме, в зависимости от геометрии спирали, излучение теоретически может быть эллиптическим, плоским или циркулярно поляризованным ...
# - чтобы произошла круговая поляризация, отношение должно быть Π * D = SQRT(2 * S * λ)
где (все размеры в метрах) :
- D = диаметр спирали
- S = расстояние между витками спирали
- λ = длина волны

Таким образом, любая спираль с подходящим отношением диаметра к витку будет создавать диаграмму направленности с круговой поляризацией под прямым углом к длине спирали. Однако эта формула перестает работать, когда длина спирали начинает превышать длину одиночного 1/2 λ диполя ...
- Любое отклонение от этого отношения приведет к эллиптической или линейной (только горизонтальной или вертикальной) поляризации ...
- Антенна автора имеет примерно ту же длину, что и диполь, а соотношения диаметра и расстояния, определенные в формуле, довольно близки: 0,377 - 0,387 ...
- Так, что - всего через 65 лет, после публикации Крауса, автору удалось достичь такого же правильного соотношения ...

Спиральная спутниковая антенна G8JNJ, экспериментальный прототип.

Первый экспериментальный прототип спутниковой антенны G8JNJ, фото автора.

Особенности конструкции спутниковой антенны 435 МГц :
- полоса пропускания между точками 3 дБ составляет 8 МГц, что неплохо для элементов из проволоки диаметром 2 мм ...
- трубки большего диаметра дадут гораздо более широкую полосу пропускания ...
- антенна имеет довольно высокую добротность и умеренно узкую полосу пропускания, поэтому любое изгибание спирали может довольно сильно изменить соответствие импеданса ...
- антенна имеет довольно высокое значение Q / добротности, поэтому требует некоторой тонкой настройки после сборки : сделать последние витки немного длиннее и затем обрезать до резонанса ...
- покраска антенны немного понизит резонансную частоту ...
- очень тонкая настройка может быть достигнута путем изгиба провода гамма-соответствия ...
- два / три подходящих ферритовых кольца (или, 2 / 3 витка кабеля на кольцевом сердечнике -?) должны быть размещены на коаксиале внутри рычага стрелы вблизи точки подачи, чтобы перекрыть синфазные токи и создать сбалансированную подачу ...
- сборка не является водонепроницаемой ; защитить коаксиальное соединение с точкой подачи - эпоксидной смолой, термоклеем или силиконовым герметиком ; небольшое отверстия / сверления в нижней части мачты / трубы позволят стекать накопившейся воде / конденсату ...

Конструктор, Фонс Буителаар, предоставил автору копии расчетов :

антенна 70 см / 435 МГц :
Длина намотки : 330 мм
Диаметр намотки : 120 мм
Расстояние между витками : 110 мм
Расчетная частота : 440 MHz
Измеренная частота : 433 MHz
Gamma Match согласование : длина 80 мм, припаяно на расстоянии 70 мм от центра антенны ...

антенна 2 м / 145 МГц :
Длина намотки : 900 мм
Диаметр намотки : 320 мм
Расстояние между витками : 300 мм
Расчетная частота : 180 MHz
Измеренная частота : 145 MHz
Gamma Match согласование : длина 160 мм, припаяно на расстоянии 140 мм от центра антенны ...

Общие примечания по антеннам спутникового приема.

... Ларс SM0TGU комментирует, что штыревая антенна отлично работает для проходов спутников ниже 30 градусов, но сигналы значительно слабее, когда спутники находятся на более высоких проходах ...

Для приема сигналов через спутник радиолюбители используют различные антенны, соответственно типу принимаемых сигналов ... Штыри, диполи, волновой канал, с параболическим отражателем, APT антенны с фазовой поляризацией и плоские Patch антенны, антенны турникет, антенны с четырьмя спиралями, антенны с двойным перекрестным излучением и многие, многие другие ...

Например, лестные отзывы о простой двух / диапазонной антенне, также с Gamma Match согласованием от VK2GOM, который не претендует на оригинальность, взяв за основу DL6WU DOS-based Yagi дизайнерскую программу ... Его антенна из вибраторов, в одной плоскости диапазона 2м, в другой плоскости диапазона 0,7 м обладает хорошими параметрами, но более предназначена для голосовой связи с ручным наведением на спутник ... Время прохода : 11 минут - крайне мало и для удобства / экономии времени используются подставки / штативы для антенны, MP3 рекордеры для записи переговоров, а ручное управление позволяет быстро и точно позиционировать антенну на спутник и менять поляризацию ...

Однако, никто не запрещает использовать эту антенну для приема фазированных сигналов, а плоская поляризация компенсируется достаточным усилением ... Но, все-таки, лучше использовать более подходящие конструкции, для своих целей и задач ...

20:45 16.02.2019

Поделиться ссылкой :

Быстрый поиск по сайту :


Главная страница сайта.

= = = Меню раздела = = =


© techstop-ekb.ru / Екатеринбург / 2019