QFH anténa pre príjem skcube Publikované: 22.07.2017, Kategória: HAM - Technika www.svetelektro.com Vypustenie družice SkCube určíte pritiahlo pozornosť viacerých ľudí. Dokonca aj takých, ktorí predtým o kozmické lety sa nezaujímali. Cely projekt je zaujímavý aj tým, že signály z družice môže prijímať hocikto s relatívne jednoduchým vybavením. V tomto článku chcem popísať jednu časť vybavenia a to anténnu určenú na príjem skcube. Ako na správny výber antény? Začnem tým že nie každá anténna je vhodná na prijem signálov z družíc. Anténna ma hlavný účel zosilniť signál tak aby mohol byt spracovaný vo vstupných obvodoch prijímača. Zosilnenie a smerovosť anténny sú na sebe závislé parametra. Anténna s veľkým zosilnením ma aj veľkú smerovosť anténa vyžaruje do malého uhlu. V našom prípade musíme nájsť kompromis medzi dostatočným zosilnením a takou smerovosťou, aby sme nemuseli používať sledovacie zariadenie, nakoľko to zvýši zložitosť celého systému. Naša anténa teda musí byt citlivá na signál z hornej polosféry. Z tohto hľadiska pre náš účel nie je vhodný vertikálny dipól a podobne jemu anténny. Aj keď sa jedna o najjednoduchšiu konštrukciu, na vyžarovacom diagrame vidíme, že tento typ antén ma veľký útlm signálu v zenite. Vyžarovací diagram dipólu. Zisk 2.15 dbi. Ako som už spomínal vyššie, nie sú pre nás vhodne ani anténny typu YAGI. Síce dosahujú slušné zisky (>9dBi) ale majú vysokú smerovosť. Ako vidíme na vyžarovacom diagrame, zóny vedľa horizontu nie sú vôbec pokryté.
Vyžarovací diagram YAGI 3 elementy. Zisk 9 dbi. Aké anténny sú teda vhodne pre náš účel? Odpoveďou sú antény typu QFH alebo Turnstile. Budem sa teda ďalej venovať konštrukcii QFH anténny. Ako vidíme z vyžarovacieho diagramu, QFH anténa pokrýva hornú polosferu. Zisk pri horizonte sa veľmi málo odlišuje od zisku v zenite. Celkový zisk je 2.7dBi. Je to len o trosku lepšie v porovnaní s dipólom, ale pre náš účel je to postačujúce. Veľkou výhodou tejto antény je aj kruhová polarizácia. Vďaka nej nebudú vznikať úniky signáu spôsobené rotáciou satelitu. Pri použití dlhého kábla je nevyhnutne mat zosilňovač (LNA) umiestnený hneď za anténnou. Tomu však budeme sa venovať v inom článku. Vyžarovací diagram QFH anténny. Zisk 2.7 dbi. Konštrukcia QFH antény Anténna pozostáva z dvoch slučiek: veľkej a malej. V našom prípade uhol zatočenia je 90o. Pre lepšie pochopenie je konštrukcia antény znázornená v nasledujúcich obrázkoch.
Na stavbu antény potrebujeme tieto veci: 1. PVC trubka s priemerom 30mm a dĺžkou 500mm 2. 4 malé priechodky na kábel 3. 1.5m jednožilového medeného kábla s priemerom žily 2mm 4. Koaxiálny kábel podľa potreby 5. SMA alebo BNC konektor
1) Odštikneme 2 kusy drôtu s dĺžkami 714mm a 774mm
2) Drôty narovnáme a spravíme na nich značky v miestach, ktoré sú znázornené na obrázku. 3) Na hornom konci PVC trubky prevŕtame 4 otvory do kríža a osadíme do nich káblové priechodky.
4) Od káblových priechodiek nameriame vzdialenosť 220mm a 238mm. Oproti sebe navŕtame diery s priemerom 2 mm. Dôležité aby diery boli navŕtané v jednej rovine s dierami do ktorých boli osadene káblové priechodky.
5) Do dier navŕtaných vo vzdialenosti 220mm osadímekrátky drôt. A ohneme ho do tvaru ako je ukázané na obrázku. Ohýbame v miestach, kde sme urobili značky. Je dôležité zachovať presný smer ohýbania.
6) Nadvihneme konce drôtu a strčíme do priechodiek. Drôt vyformujeme tak aby záhyb bol plynulý a spodne a horne ramena rovne a uzatvárali uhol 90o. 7) To iste zopakujeme aj s dlhým drôtom.
8) Konce drôtov strčených do káblových priechodiek vyberieme, odizolujeme 3 mm od kraja a pocínujeme. Strčíme naspäť do priechodiek. 9) Vo vzdialenosti 2-3cm od priechodiek navŕtame dieru podľa priemeru použitého koaxiálneho kábla. Koniec koaxiálu odizolujeme a strčíme do diery. 10) Konce drôtov zospájkujeme s káblom podľa nasledujúceho diagramu
11) Na záver navinieme balun kompenzujúci nesymetrickosť kábla. Pod priechodkami navinieme 4-5 závitov koaxiálu. 12) Tesne za balunom umiestnime SMA konektor. Robí sa to kvôli tomu aby neskôr sa v tomto mieste dal zapojiť LNA zosilňovač. Anténna je hotová! Testovanie antény Anténna ma parameter veľmi blízke ku vypočítaným. Signál zo satelitov začína anténa zachytávať tesne po tom ako satelit vychádza nad horizontom. Vypočítaná hodnota VSWR je 1.2-1.4. Bohužiaľ nemám k dispozícii potrebne prístroje na zmeranie
skutočnej hodnoty. Zisk 2.7dBi nie je postačujúci na zabezpečenie dostatočného odstupu signál/šum, tak aby bolo možné dekódovať pakety. Budúna sledovať pokusy s LNA. Avšak fonicky a morse signál zachytáva veľmi dobre. Na obrázku je výsledok príjmu SkCube.