Антенна для связи со спутниками своими руками
«Оконная» антенная система 144/435 МГц для работы через низколетящие рл/спутники
После ряда своих заметок в ветках про р/спутники АО-51, SO-50, АО-7, как например: http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=144188#144188 я решил написать небольшую статью об установке УКВ антенн на оконную раму для работы через рл/ спутники.
К сожалению, не у всех есть возможность установки полноценных вращающихся антенн на крыше дома, и такая «оконная» альтернатива поможет приобщиться к миру спутниковых связей. Лично мне, установка такой антенной системы позволила резко увеличить количество корреспондентов SAT-QSO при связях даже через один AO-51. На сегодня у меня более 175 корреспондентов из 27 стран по DXCC. Это только с 6-го марта этого года, когда я стал потихоньку «оживать» после перенесенного тяжелого сердечного инфаркта.
Спутниковой связью я занимаюсь с 90-х годах. Особый интерес для меня представляли связи «пакетом» через диджипитер орбитальной станции «МИР». Череда установленных на крыше 6, 9, 11, 13, 15 эл. антенн, рассчитанных с помощью компьютерной программы YO (Yagi optimizer K6STI), а затем и стеков из этих антенн, включая самую большую мою антенную систему 2 х 17 элементов с длинной траверс 4WL, готовую для EME QSO, позволили мне, без проблем «входить» в приёмную часть рл/спутников на частоте 145 МГц. Сложнее было с антеннами 435 МГц, поскольку я, с самого начала не обращал внимания на этот диапазон («пакет» идёт на одном диапазоне 145 МГц). Когда же проявился интерес к работе через другие рл/спутники, возможности установить антенны на 435 МГц на общей мачте высотой 10 метров уже не было. Я установил простенькие «зигзаги» на окне 9-го этажа и успешно проводил QSO через популярные тогда спутники UO-14, AO-27 и SO-35. Естественно, приходилось выбирать сеансы, при которых орбиты спутников проходили через диаграммы моих «оконных» антенн. Несмотря на простоту такого решения, мне удавались многие интересные SAT-QSO, подтвержденные QSL. Уже тогда «бушевала» дискуссия о «нужности» и «полезности» связей через FM-низколетящие спутники.
Эта, на мой взгляд, бесполезная дискуссия продолжается до сих пор. А те, кому интересно, работают через эти «никчемные» (НЕ МОЁ ОПРЕДЕЛЕНИЕ!!) спутники, держа обе антенны в двух руках , получая огромное удовольствие и неизвестно чем нажимая клавишу PTT….
Мой вариант комнатных антенн 2 х DL7KM c рефлектором, на котором я смог сработать с 80 корреспондентами, и автомобильная антенна 5/8 лямбда на передачу укрепили меня в сознании, что можно сделать больше и… спустя некоторое время…, лежа в реанимационной палате кардиоотделения целую неделю, и глядя в окно, а затем ещё месяц высматривая тот же «пейзаж» в горизонтальном положении уже в другой палате, у меня родилась твердая идея сделать хорошую антенную систему, использую в качестве основы оконную раму. Для владельцев пластиковых окон сразу скажу, что есть вариант с установкой деревянного бруса в оконный проём, и установки всех крепёжных деталей на этом брусе. Это, конечно, проще, чем смотреть, как дрель «вгрызается» в дерево оконной рамы, или материал дорогого пластика.
Слава Богу, моя XYL, терпела и раньше мои громкие крики – «CQ» по ночам, иногда, молча, среди ночи указывала мне перстом на телеграфный манипулятор, что означало : «работай телеграфом…», и спокойно смотрела на мои манипуляции с дрелью и мои атаки на оконные рамы. Главный, абсолютный запрет был на выход на крышу, с установкой всяких мачт и повороток.. В её представлении , это была недопустимая нагрузка на мое больное сердечко.
А я в своей комнате, потихоньку, тайно от жены и от врачей, пилил трубы, алюминиевые прутки и вывешивал антенны за окно. Естественно, с «перекуром», не надрываясь… Медленно, но верно….
Поскольку, я все свои антенны конструировал сам с помощью замечательной программы «Yagi Optimizer», начиная с первой версии, и кончая замечательной, последней версией «YO 6.53» и в этот раз антенны для «оконной» версии я рассчитывал с помощью этой программы. Первоначально, длины траверс были взяты около 2.5 метров. Для антенны 435 МГц я использовал проект 13 эл. антенны с широкой полосой пропускания 430-440 МГц и длиной активной части 1900 мм. Для антенны 145 МГц я выбрал длину активной части 1750 мм. Этим самым я создал «хвост» неактивной части бума для удаления от стены и металлического подоконника..
В качестве траверс была использована полипропиленовая труба с армированием из алюминия. Простая труба не проходит, из-за слабой стойкости к высоким температурам. Вариант такой антенны изогнулся буквой «ЗЮ» при первых испытаниях при июльской температуре в 35 градусов в тени. Армированная труба в консольном креплении на двух оттяжках показала себя нормально. (см. фото)
Для экономии материала статьи я ещё раз отсылаю интересующихся по ссылке: http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?p=144188#144188 Там есть много деталей и подробных фото. Обратите внимание на угловой упор! Мелочь, но важно!
Ещё хочу обратить внимание но новые узлы и детали. Для вращения антенны на угол 140-150 градусов по азимуту был применён самодельный привод (аналог винтового домкрата), позволяющий вращать антенную систему на 160 градусов за 1 минуту и 20 сек. Этого более чем достаточно, для комфортной работы через ИСЗ, поскольку спутник проходит за сеанс угол по азимуту 120 градусов за 11 мин.
Для изготовления такого привода необходим минимум деталей, а при желании можно просто приобрести акктюатор для привода спутниковых ТВ антенн. Я думаю, что принцип работы ясен –тихоходный двигатель- винт-гайка! Дистанцирующая труба нужна для уменьшения колебаний винтовой шпильки и как ёмкость для смазывающего масла SAE-80. Желающие могут применить другой вариант смазки…J
После сборки узел вращения приобретёт вид….
Винтовая шпилька закрыта защитной трубой из тонкостенного алюминия. От пыли, снега, дождя….
Двигатель, закрепленный на плате, устанавливается на оконной раме с небольшим люфтом для необходимой свободы вращения:
Второй конец привода закреплен на шарнире на траверсе 144 МГц.
Общий ход винтовой пары в 220 мм позволяет перемещать антенную систему в диапазоне 0-160 градусов по азимуту. Изменение угла элевации не предусмотрено. Повторюсь, что скорости вращения антенн = 160 градусов за 80 сек более чем достаточно для нормальной работы через спутники.
И теперь общий вид антенной системы ( снято с земли фотоаппаратом CANON EOS 20D c объективом 500 мм) На фото, ещё видна одна правая боковая оттяжка торжественно срезанная при «пуске» антенны.
Повторюсь, что вся антенная система у меня в шутку получила название «ЭРЛИКОН» в честь знаменитой зенитной пушки времён ВОВ. Вспоминаю это, когда я нажимаю на педаль «TX»… Приятно, когда отвечают сразу…. Всё-таки 500 ватт излучаемой мощности… 50 W* 10 dBdСражаю наповал..
Вид снизу, вдоль стены дома.. Привод вращения закрыт подоконником.
Устройство контроля и управления вращением антенн ( изготовлено из блока питания приёмника Р-313) это последний «штрих» в системе управления антеннами 144/435 для спутниковой связи. КОМФОРТ ПОЛНЫЙ!!
Кнопки вращения «влево» и «вправо». Световой контроль напряжения сети и контроль вращения.
Шкала прибора ещё нарисована от руки, но уже в производстве «штатная» изготовленная на компе.
Такие мои краткие заметки об изготовлении оконного варианта спутниковых антенн с наименьшими затратами. Все вопросы пожалуйста. = Ra3oe vmail.ru = Только НЕ ЗАДАВАЙТЕ ВОПРОСОВ, ЗАЧЕМ НУЖНО НА ОКНЕ, КОГДА МОЖНО НА КРЫШЕ…
До встречи на SAT-QSO! Виталий! RA3OE, KO91oh
Источник
Антенна для связи со спутниками своими руками
Для работы через радиолюбительские спутники AO-27, VO-52, SO-50 и им подобные нужна антенна перекрывающая полосы 145,8. 145,9 мГц (uplink) и 435,2 — 436,8 МГц (downlink). Она может быть относительно небольшой, высокое усиление не требуется.
Желательно, чтобы эта антенна была на одной траверсе и имела бы одинаковую поляризацию в обоих диапазонах. Так же хотелось бы одну точку питания, т.к. современные УКВ трансиверы имеют один антенный вход.
Проблема совмещения двух антенн 146 и 436 МГц в одну конструкцию в том, что это кратные частоты. И элементы антенны 146 МГц резонируют на третьей гармонике в диапазоне 436 МГц, чем сильно портят ДН антенны 436 МГц.
Чтобы избежать взаимного влияния отдельные антенны Уда-Яги 146 и 436 МГц располагают на одной траверсе, но перпендикулярно друг другу. Проблему развязки это решает, но создает другую: перестают совпадать поляризации приема и передачи.
Если совместить Уда-Яги 146 и 436 МГц в одной плоскости, то оптимизацией элементов 436 МГц можно скомпенсировать влияние паразитного резонанса элементов 146 МГц. Но это лишь в том случае, если питать обе антенны по отдельным кабелям (или через диплексор).
Если же попытаться сделать одну общую точку питания (а это можно сделать, используя принцип Opeen Sleeve), то выясниться малоприятная вещь: ДН на 436 Мгц станет очень плохой. Упадет усиление, сильно снизится F/B.
Причина в питании. Вернее в том, что питаемый вибратор 146 МГц сам по себе резонирует и на 436 МГц, отчего по его краям возникают две паразитные полуволны тока. Эти проблемные токи находятся за пределами рефлекторно-директорной структуры Уда-Яги 436 МГц. Поэтому их излучение назад и вверх остается некомпенсированным и портит ДН всей антенны.
Значит нужно что-то с этими токами сделать.
Лучше всего сделать вибратор 146 МГц так, чтоб оне не имел паразитного резонанса на 436 МГц. Но ведь физический резонанс на третьей гармонике никуда деться не может? Деться-то не может. Но при этом он вовсе не обязан быть на частоте втрое большей. Это ведь только у простейшего линейного вибратора третья гармоника почти точно втрое выше по частоте. А если вибратор содержит катушки, то отношение частот третьей и первой гармоники будет меньше 3.
Это означает, что если мы добавим пару небольших катушек в вибратор 146 МГц, то его резонанс третьей гармоники сместится вниз и уже не будет мешать антенне 436 МГц.
Антенна с траверсой 95 см, реализующая этот принцип, приведена в файле SAT436_146_3.gaa (для расчета этого файла и просмотра всех размеров достаточно демо-версии GAL-ANA). На двух следующих рисунках показаны распределение токов и ДН в обоих диапазонах (здесь и длее для свободного пространства). Диапазон 145,9 МГц
Диапазон 436 МГц
В диапазоне 145,9 МГц это обычная трехэлементная антенна со следующими параметрами в свободном пространстве: 145,9 МГц
В диапазоне 436 МГц это пятиэлементная антенна. Правда не совсем обычная.
Во-первых для хорошего F/B понадобился второй рефлектор сзади (чтобы избежать паразитного возбуждения рефлектора 145,9 МГц). Т.е. второй рефлектор усиления почти не прибавляет и на 436 МГц работают вроде бы всего 4 элемента. Но это не так: как видно на распределении токов (второй рисунок), директор 145,9 МГц ощутимо возбуждается и на 436 МГц. Поэтому антенна работает почти как 5-ти элементная. Усиление 10,3 dBi это подтверждает. Параметры в диапазоне 436 МГц показаны на следующих рисунках. 436 МГц
Конструкция
Все вибраторы антенны выполнены из алюминиевой трубки диаметром 4 мм. Бум сделан из трубы длиной 1,2 м (для самой антенны требуется 95 см, остальное на «хвост» для крепления). Коррекция длины элементов на влияние бума обязательна.
Хотя антенна и достаточно широкополосная (см. диапазонные графики КСВ), погрешность длин элементов не должна превышать 3 мм на 145,9 МГц, и 1 мм на 436 МГц.
Вибратор антенны выполнен так:
- Отрезается трубка длиной 64 см + то, что вы насчитали в коррекции бума.
- Центральная часть разрезается и крепится через изолятор к буму. Это точка питания. Туда подключается кабель, предварительно сделавший пару витков (развязывающий дроссель).
- В дальние края трубки вставляются пластмассовые стерженьки, плотно входящие внутрь на 2. 3 см выступающие наружу тоже на 2. 3 см.
- На выступающие части этих стерженьков плотно насаживаются два отрезка 4 мм алюминиевой трубки длиной по 95 мм, так чтобы образовался изолированный зазор 5 мм между краями механически состыкованных трубок.
- Из мягкого тонкого листа алюминия вырезаются две полоски шириной 3 мм и длиной
35 см каждая. Средними частями полосок на оправке 30 мм делается 3 витка с зазором 3 мм между краями соседних витков.
Описанный выше способ изготовления катушек не догма, а лишь один из возможных вариантов. Вы можете сделать катушки по-своему. Единственное: обеспечьте возможность их подстройки (растяжением-сжатием витков) на антенне.
Настройка
Если все сделано точно, то потребуется лишь подстроить (растягивая-сжимая витки одновременно обеих катушек вибратора) минимум КСВ на 145,9 МГц.
Хороший КСВ на 436 МГц должен получиться автоматически (причем подстройка катушек вибратора на 145,9 МГц на него практически не влияет) Если же КСВ на 436 МГц высоковат, то подстроить его можно slave элементом диапазона 436 МГц (ближайшая к вибратору трубка длиной 319 мм). Для этого концы slave элемента 436 МГц трубки немного пригибают или отгибают от вибратора. 10.02.2012
Источник
Антенна для связи со спутниками своими руками
Антенная система для работы через любительские спутники в диапазонах 144 и 435 МГц
В интернете на радиолюбительских форумах очень много тем, касающихся проведения связей через космические ретрансляторы, в которых радиолюбители часто задают вопросы по антенным системам, аппаратуре и процедуре проведения QSO. Я увлёчен этим видом связи с 1991 года, когда провёл свои первые QSO через RS-10 в диапазонах 145 и 29 МГц, потом в 2001 году через АО-27, UO-14 в режиме FM (145 / 435 МГц) и в 2003 году через AO-40 (435 / 2401 МГц), через последний за год работы проведено более 600 интересных связей с радиолюбителями 86 стран всех континентов. Невозможно передать словами все впечатления, когда на общий вызов вас начинают вызывать японские и австралийские станции, а с редкими DX – экспедициями сработать намного легче, чем на КВ диапазонах.
После переезда на новое место жительства запланировал обновить свою технику для работы через любительские спутники, рассчитать и смонтировать новую антенную систему, малошумящие усилители с узлом коммутации, приобрести импортный трансивер. Теперь, когда задуманное воплотилось в жизнь, хочу поделиться полученным результатом и заинтересовать радиолюбителей работой через спутники связи.
В настоящее время все рабочие спутники находятся на небольшом удалении от земли, для работы через них можно использовать простейшие антенны, к примеру, AO-51 слышно на портативку со штатной антенной в диапазоне 435 МГц. Я сам провёл несколько десятков QSO с Европой через AO-27 и UO-14 используя на приём YEASU FT-51 с 3-х элементным волновым каналом на 435 МГц, на передачу FT-2500, 50 ватт и штырь 5/8 длины волны на 145 МГц. Но для эффективной и результативной работы через спутники и с перспективой запуска нового высокоорбитального спутника необходима антенная система с хорошим усилением и максимальным подавлением боковых лепестков для уменьшения уровня помех и шумов, которые присутствуют в крупном городе. Исходя из моих местных условий и опыта эксплуатации волнового канала на 144 МГц с длинной траверсы 6 метров я остановил свой выбор на волновых каналах с круговой поляризацией и длиной траверсы около 4,5 метра. Антенны рассчитывал с помощью программы MMANA специально на спутниковые участки диапазонов 145,9 МГц и 435,5 МГц.
Антенна на диапазон 144 МГц: расчетная частота 145,9 МГц, длина траверсы 4,5 метра, круговая поляризация, коэфф. усиления 11,5 дбд, подавление заднего лепестка 23 дБ, на диапазон 435 МГц коэффициент усиления антенны 15,4 дбд, подавление заднего лепестка 30 дБ. В качестве активного элемента применён разрезной вибратор с сопротивлением в точке запитки 50 Ом. Для уменьшения токов текущих по наружной части кабеля но него надеты ферритовые кольца. Длина кабеля от вибратора до разъема (N-мама) составляет 790 мм (половина длина волны, умноженная на коэфф. укорочения).
Пассивные элементы антенны изготовлены из 4мм биметалла и крепятся к траверсе с помощью пластиковых клипс, предназначенных для металлопластиковых труб, разрезной вибратор изготовлен из алюминиевой трубки диаметром 8 мм. Траверса собрана из двух труб с внешним диаметром 28 мм (длинной 3,5 метра) и 22 мм (1,2 метра), клипсы размером 26 и 20 мм соответственно. Данный тип крепления не очень надёжен по долговечности, но зато очень простой и позволяет отказаться от сверления отверстий в траверсе под элементы, не нужно делать кондукторы.
Для согласования двух антенн используется самодельный 35-омный четвертьволновый трансформатор коаксиального типа, изготовленный из медных трубок. Внутренняя труба с диаметром 9,4 мм и внешняя труба с внутренним диаметром 16,8 мм. Для диапазона 145 МГц длина внутренней трубы – 506 мм, внешней – 514 мм, для 435 МГц – 169 мм и 176 мм. Перед сборкой трансформатора внешнюю поверхность внутренней трубы необходимо отполировать. С одной стороны трансформатора припаяны два куска кабеля–полуволновый и четвертьволновый (для получения круговой поляризации), с другой стороны припаян разъем СР-50 (папа), предварительно спиленный.
Проверка характеристик с помощью прибора SWR-121 показала, что КСВ в диапазоне частот 137 — 173 МГц и 420 – 470 МГц близок к 1, вместо антенн были подключены согласованные нагрузки.
Коммутация антенны на приём-передачу осуществляется с помощью реле РЭВ-14, с одного входа реле кабель напрямую подключен к выходу передатчика, к другому входу реле через фильтр подключён малошумящий усилитель на транзисторе ATF 54143, собранный по схеме PA3BIY. На приём и на передачу используются разные коаксиальные кабеля, на 144 МГц ANLI DX-10A и RG6U, на 435 МГц LCF 12-50J и SAT-50. Это, во-первых, позволяет сэкономить на одном коаксиальном реле, а в случае использования усилителя мощности на передачу сразу на трёх, во вторых разделяет тракты приёма и передачи, что исключает случайное попадание сигнала передатчика на выход МШУ при неудачном стечении обстоятельств.
Для уменьшения помех при работе в режиме полного дуплекса между антенным реле и МШУ в приёмном тракте диапазона 144 МГц установлен ФНЧ с частотой среза 150 МГц и затуханием на частоте 435 МГц не менее 50 ДБ, в приёмном тракте диапазона 435 МГц установлен фильтр высоких частот с частотой 420 МГц и дополнительной режекцией частоты 145 МГц (подавление не менее 35 ДБ).
Малошумящие усилители с узлом согласования и коммутации:
Для размещения антенного реле с МШУ изготовлены контейнеры из одностороннего фольгированного стеклотекстолита с узлами крепления и ввода кабеля.
Процесс сборки и монтажа опорно-поворотного устройства на лифтовой будке:
Питающие кабеля от антенн выведены за рефлектор, где установлены контейнеры с МШУ:
Монтаж антенной системы закончен:
27 июля провёл свои первые связи через АО-7 и VO-52, уровень ретранслируемого сигнала достигал 9 баллов по S-метру FT-736M, при этом на передачу использовался усилитель мощности на лампе ГИ-7Б, взаимных помех приёмному тракту не наблюдалось (благодаря ФНЧ перед малошумящим усилителем на 144 МГц). Очень легко удавались QSO когда спутник находился на грани радиовидимости.
В процессе изготовления, монтажа и настройки антенной системы для работы через спутники необходимо уделить внимание следующим вопросам:
- антенна на диапазон 435 МГц должна крепиться на изоляционную штангу, при применении дюралевой трубы диаметром 35 мм КСВ возрастал до 2,5;
- необходимо симметрировать антенны с помощью четвертьволнового стакана;
- оптимальная длина траверсы антенны на 145 МГц от 4 до 5 метров, на диапазон 435 МГц от 3 до 4 метров. При увеличении длинны траверсы необходимо использовать механически прочное поворотное устройство, желательно с автоматическим сопровождением спутника, иначе не очень удобно проводить связи, одновременно корректировать Доплер и направление антенн на «низколетящие» спутники. Целесообразнее изготовить две кросс-яги на 145 и 435 МГц, используя в качестве траверсы стеклопластиковую трубу длинной 2,5-3 метра и закрепить её тыльной стороной к поворотному устройству, при этом нагрузка на поворотное устройство будет не высокой, диаграмма направленности антенн буден не такой узкой, как с длинными траверсами.
- элементы антенны желательно изготавливать из алюминиевых или дюралевых трубок и крепить их сквозь траверсу.
- особое внимание уделить качественной разделки разъемов на кабели, проверять все соединения с помощью КСВ-метра и согласованных нагрузок.
Планы на ближайшее время: изготовление спиральной антенны на 1269 МГц и антенного блока c МШУ на приём и усилителем мощности на передачу. На диапазон 2400 МГц (только приём) планирую установить офсетную параболу диаметром 90 см. от спутникового телевидения и конвертер с облучателем 2400 / 145 МГц, приобретённый у Виталия UU9JJ, который очень хорошо работал на АО-40.
Источник