Bild: Gilbertini OP 150 S
Bild: Gilbertini OP 150 S
Dieser Offsetparabolspiegel mit 1,5 m Durchmesser soll für den DATV-Uplink (DVB-S2) zum geostationären Amateurfunksatelliten QO100 und gleichzeitig für dessen Empfang auf 10,5 GHz genutzt werden. Daher ist ein passender Erreger notwendig, der den 10-GHZ-LNB nicht zu stark beeinträchtigt.
Weitere Informationen über DK0TE.
Bild: YATT-Helixantenne mit 2 Windungen, hier mit abgenommener Haube auf SAT-LNB.
Ich habe mich für eine so genannte YATT-Helixantenne mit 2 Windungen nach dem Vorbild von DL6YCL entschieden. Das Gehäuse hat Bernd, DG1GHY hergestellt
Bild: NEC5-Modell der YATT-Helixantenne mit 2 Windungen.
Hier das NEC5-Modell der YATT-Helixantenne mit 2 Windungen zum herunterladen.
Es stellt sich die Frage: Wie geeignet ist diese Helixantenne für den Zweck?
Bild: NEC5-Strahlungssimulation der YATT-Helixantenne mit 2 Windungen.
Bild: NEC5-Anpassungssimulation der YATT-Helixantenne mit 2 Windungen.
Das ist nun eine ganz andere Herausforderung. Um den absoluten zirkularen Gewinn einer Helixantenne bestimmen zu können, benötigt man eine Referenzantenne und eine Antennenmesskammer. Beide im Heimgebrauch nicht ganz einfach aufzubauen, es ist aber machbar.
Bild: Messung der Anpassung (S11) der YATT-Helixantenne
Beim Abgleich habe ich bei 25 dB aufgehört. Es wäre, wie in der Simulation, eine bessere Anpassung möglich gewesen.
Woher bekommt man nun eine Referenzantenne?
Vor über 31 Jahren habe ich für die damals von mir entwickelte Richtfunkverbindung auf 2,4 GHz vier gleiche Helixantennen aufgebaut, welche auch noch linkszirkular sind.
Was für ein Zufall - oder doch nicht?
Bild: Antennenmessung mit dreh- und verschiebbarer Anordnung der Antennen.
Mit einem Vektor-Netzwerk-Analysator (LiteVNA 64) werden die Phase und Amplitude beim Drehen der zu untersuchenden Antenne gemessen und der Drehpunkt ermittelt, bei dem sich die Phase nicht ändert. Die Strahlung scheint aus diesem sogenannten Phasenzentrum punktförmig zu kommen. Dieser Punkt ist auch die Referenz für die Gewinnermittlung im nächsten Schritt.
Das Phasenzentrum ist bei dieser 34 cm langen Helix mit 11 Windungen 16,5 cm vor dem Reflektor, also bei 48,5% der Helixlänge.
Bild: NEC5-Simulation der Referenzhelixantennen mit 11 Windungen.
Bild: Messung des Gewinns der Referenzantenne.
Mit zwei gleichen Antennen mit bekanntem Phasenzentrum kann man nun mittels Freiraumdämpfung den Gewinn einfach ermitteln. Dazu habe ich einen LiteVNA 64 benutzt.
Da beide Antennen altbekannte Typen sind, ist auch die Zirkularität hinreichend bekannt. Dies ist dann im nächsten Schritt für die Messung der YATT-Helixantenne wichtig. Eine Abweichung in der Zirkularität würde sich in einem reduzierten Gewinn zeigen.
Bild: Messung des Antennengewinns der YATT-Helixantenne.
Da der zirkulare Gewinn der Referenzantenne bereits bekannt ist, kann über die Freiraumdämpfung der Gewinn der YATT-Helixantenne ermittelt werden.
In beiden Fällen war doppelt so viel Platz vorhanden, wie die Fresnelzone einnimmt.
Bild: Rechenblatt zur Ermittlung der Gewinne der Referenzantenne und der YATT-Helixantenne mit zwei Windungen.
Bild: NEC5-Simulation der YATT-Helixantenne im Gilbertini OP 150 S Parabolreflektor.
Die Antenne hat einen Durchmesser von 1,5 m bei einem Offsetwinkel von 22° und einen (Primär-)F/D von 0,66. Im Empfangsfall auf 10,7 GHz hat sie 41 dBi Gewinn.
Ein optimales W2IMU-Dual-Mode-Horn hätte in diesem Parabolspiegel ca. 29,3 dBi ohne die Möglichkeit, dabei gleichzeitig auf 10 GHz empfangen zu können. Die YATT-Helixantenne mit 2 Windungen ist also tatsächlich ein guter Kompromiss, um gleichzeitig senden und empfangen zu können.
Obwohl nur zwei Windungen und ein Reflektor mit einem Lochdurchmesser von 50 mm benutzt wird, kommt es zu einer geringfügigen Blockierung eines kleinen Teils der Apertur. Dieses kann nur mit dem LNB im Parabolspiegel, dann als Differenz der Empfangssignalstärke mit und ohne Helixantenne gemessen werden.
Bild: Empfangssignal ohne und mit Helixantenne am LNB
Genau 1,0 dB MER geht durch die Helixantenne verloren. Die Haube macht überhaupt keine merkbare Dämpfung.