Cette
antenne de
50 ohms d'impédance permet, lorsque connectée à un
préamplificateur et à un "Downconverter" 2.4GHz, de
recevoir
les satellites Radioamateurs à transpondeur 2.4GHz comme AO-40
et
son orbite à haute altitude avec apogée à 60,000
km
d'altitude!
Le réflecteur
parabolique
provient d'une antenne à point focal décalé
(offset
dish) de 80 cm (30 po.) de diamètre. Je l'ai
récupérée
d'un ancien système de télévision par satellite
12GHz
analogique (au Canada, Bell ExpressVu). Ce type d'antenne TV est
maintenant
retiré de la circulation et remplacé par une soucoupe de
18 ou 24 pouces de diamètre. J'ai ensuite remplacé le
downconverter
de TV monté au point focal par une hélicoïdale de 5
3/4 tours résonnante à 2.4GHz.
Un estimé du
gain de cette
antenne à 2.4GHz est de 21dBi.
Cette section vous
est offerte
dans le but de donner des idées sur comment modifier l'antenne
existante,
plutôt que de vous donner une recette à suivre.
J'ai utilisé
les dimensions
suivantes lors de la construction de l'hélicoïdale de point
focal:
Dimensions
Longueur
d'onde :
|
l
= 12.5 cm
|
Espacement
au
tour :
|
S
= 0.24 x l
= 3.0 cm
|
Diamètre
d'un tour :
|
Fturn
= 4.6 cm
|
Diamètre
du réflecteur
:
|
Frefl
= 1.0l = 12.5 cm
|
*Largeur
de la bande
de couplage : |
Wcoupl
= 0.6
cm
|
*Espacement
de
couplage
1 :
|
D1
= 0.3 cm
|
*Espacement
de
couplage
2 :
|
D2
= 0.12 cm
|
Rayon
de
courbure du fil :
|
R
= 0.184 x l
= 2.3 cm
|
Circonférence
d'un tour
:
|
1.18
x l
= 14.75 cm
|
Nombre
de
tours :
|
5.75
|
*Pour plus de
détails
sur ces dimensions, référez-vous aux dessins de la page
sur
mon Antenne Helicoïdale
2.4GHz
16 Tours.
Le nombre de tours de
fil de
l'hélicoïdale est choisi en fonction de l'angle
d'illumination
de la parabolique. J'ai mesuré cet angle avec 2 ficelles. Pour
plus
de détails sur le choix du nombre de tours,
référez-vous
à http://www.g6lvb.com/el/addendum.htm
.
Les matériaux
suivants
fûrent utilisés pour construire l'hélicoïdale
de 5.75 tours:
- Aluminium:
Réflecteur, cale
du connecteur N.
- Fibre
de verre:
Support du fil (bout
de mât de fanion de bicyclette),
- Cuivre:
Le fil
hélicoïdal
(fait de fil de calibre 12 AWG), la bande de couplage en PCB,
- Un
connecteur
N-femelle, à
montage sur panneau,
- Acier
inoxidable:
Toute la quincaillerie,
sans exception!
Notes
sur la
construction de l'hélicoïdale:
- Le fil
hélicoïdal doit
être bobiné pour une polarisation circulaire gauche
(LHCP), donc contraire au sens du filet d'une vis. Ceci est dû au
fait que la réflexion sur la soucoupe inverse le sens de
rotation
du signal. Le tout donne une antenne circulaire droite (RHCP).
- Le
support en
fibre
de verre est
percé à tous les tours pour supporter convenablement le
fil
de cuivre,
- J'ai
peint
toutes
les surfaces en
cuivre et en fibre de verre avec une peinture alkyde au
polyuréthane-silicone.
- Le
câble
coaxial utilisé
sur l'antenne: 6 pieds de Belden 9913, se connectant a 45 pieds de
câble
coaxial de haute performance Heliax.
- Le
connecteur
utilisé: Type
N, femelle, à montage sur panneau. Son boîtier est
soulevé
par une cale en aluminium ayant les mêmes formes et trous
que
le connecteur N.
- N'utilisez
que 3
vis
et écrous
pour fixer le connecteur N au réflecteur. Vous laissez ainsi un
réflecteur uniforme vis-à-vis la bande de couplage.
- Le
support en
fibre
de verre est
conçu de manière à pouvoir être
coulissé
par rapport au réflecteur dans le but d'ajuster le TOS. Un
collet
maintient le support contre une lisière en L vissée au
réflecteur
une fois l'ajustement complété.
- S'il
vous est
impossible de vérifier
le TOS ou les pertes par réflection (Return Loss) à
2.4GHz,
reproduisez simplement les espacements décrits dans le tableau
ci-haut.
- N'utilisez
pas
de
vis en matériau
conducteur pour fixer l'antenne hélicoïdale au support de
la
parabolique; Elles interféreraient avec la radiation de
l'hélicoïdale.
J'ai utilisé une bonne attache "TieWrap" noire (à
l'épreuve
res raytons UV). Assurez-vous qu'il soit très serré.
- Le fil
hélicoïdal est
recouvert d'un fond de bouteille d'eau de source. Il empèche
l'eau
ou la neige de venir court-circuiter le fil contre le
réflecteur.
La bouteille est collée au réflecteur à l'aide
d'un
calfeutrage à base de silicone de type RTV, non-conducteur de
RF.
J'ai percé un petit trou au fond de la bouteille pour
éliminer
l'eau ou l'humidité qui s'y accumulerait.
- Assurez-vous
que
tout orifice pouvant
laisser passer l'eau vers la bouteille par l'arrière du
réflecteur
soit bien scellé avec du calfeutrage à silicone.
Notes
sur les
modifications du réflecteur
parabolique:
- Il est
possible
que
vous deviez
modifier la fixation arrière de la soucoupe car elle est
habituellement
montée sur un poteau vertical et non pas un boom
horizontal.
- J'ai
d'abord
plié les deux
plaques arrières de la soucoupes pour qu'elles soient
tangencielles
à la soucoupe (parallèles au contour de l'assiette).
- J'ai
utilisé une plaque d'aluminium
de 1/4" d'épais. Je l'ai fixée au plaques de la soucoupes
avec 4 boulons et écrous.
- J'ai
finalement
fixé 2
attaches en U (voir photos ci-bas).
- Coupez
l'anneau
de
plastique qui
maintenait l'ancien downconverter au point focal. Gardez cependant
suffisamment
de plastique pour pouvoir y attacher l'hélicoïdale et
maintenir
le bon angle.
- Fixez
l'hélicoïdale
au bras de la soucoupe de telle sorte que le point focal de la
soucoupe(d'après
le positionnement de l'ancien downconverter) soit à environ 1"
en
avant du réflecteur de l'hélicoïdale.
Pour
plus d'information
sur la construction
d'une antenne hélicoïdale à 2.4GHz,
référez-vous
au manuel suivant, qui est disponible à http://www.amsat.org
- Mode S, The
book.
Author: Ed Krome,
K9EK
|
This
50-ohm impedance
antenna allows, when connected to 2.4GHz preamplifier and
downconverter,
to receive Amateur satellites with 2.4GHz transponders such as AO-40
and
its high altitude orbit with apogee at 60,000km altitude!
The parabolic
reflector comes
from an 80cm (30in.) offset dish antenna. I salvaged it from an old
12GHz
analog satellite TV system (in canada, Bell ExpressVu). This type of
system
is being phased out and replaced by 18 to 24 inch diam. dishes. I then
replaced the old TV downconverter mounted at focal point with a 5 3/4
turn
helix resonating at 2.4GHz.
An estimate of the
gain of this
antenna is 21dBi.
This section is
presented to
give you ideas on how to achieve a sound mechanical construction,
instead
of giving you an exact recipe to follow.
I used the
following dimensions
for the focal point helix construction:
Dimensions
Wavelength
:
|
l
= 12.5 cm
|
Turn
spacing :
|
S
= 0.24 x l
= 3.0 cm
|
One
turn
diameter :
|
Fturn
= 4.6 cm
|
Reflector
diameter :
|
Frefl
= 1.0l = 12.5 cm
|
Coupling
strip
width : |
Wcoupl
= 0.6
cm
|
Coupling
spacing 1
:
|
D1
= 0.3 cm
|
Coupling
spacing 2
:
|
D2
= 0.12 cm
|
Wire
one-turn
radius :
|
R
= 0.184 x l
= 2.3 cm
|
One
turn
Circumference :
|
1.18
x l
= 14.75 cm
|
Number
of
turns :
|
5.75
|
*For more details on
these measurements,
refer to the drawings of my 2.4GHz
16-Turn
Helix antenna page.
The number of turns
of wire on
the helix is chosen as a function the parabola illumination angle. I
measured
this angle using 2 strings. For more details on choosing the number of
turns, refer to http://www.g6lvb.com/el/addendum.htm
.
The following
materials were
used to build the 5.75-turn helix:
- Aluminum:
Reflector,
N-connector
shim,
- Fiberglass:
Supporting rod ( re-used
bicycle flag pole cut to right size),
- Copper:
The
helix
wire (actually
AWG 12 gauge wire), the PCB strip for feedpoint matching,
- The
connector:
N-female, panel-mount
type,
- Stainless
Steel:
All
the hardware,
no exception!
Helix Feed construction
notes:
- The
helix wire
must
be coiled for
a Left-Hand Cicular Polarization (LHCP), so opposite to a screw thread.
This is due to the fact that refletion on the dish inverts signal
rotation.
The resulting antenna has Right-Hand Circular Polarization (RHCP).
- The
fiberglass
spacer is drilled
at every turn to properly support the copper wire.
- I
painted all
copper
and fiberblass
surfaces with polyurethane-silicone alkyd paint.
- The
coax cable
used
at antenna:
6 feet of Belden 9913, connecting to 45 feet of Heliax high performance
coaxial cable.
- The
connector
used:
N-Female, panel
mount type, housing shimmed with an aluminum plate that has the same
shape
and holes as the N connector.
- Use
only 3
screws to
fasten the
N connector to the reflector. This provides an even surface under the
coupling
strip.
- The
fiberglass
support rod is designed
so that it can be slid back and forth to adjust for best VSWR. A hose
clamp
holds the rod firmly against an L-shaped bracket srewed to the
reflector
after the adjustments are finished.
- If you
are
unable to
measure the
VSWR (or Return Loss) at 2.4GHz, just build the helix using the
dimensions
provided in the table above.
- Do not
use
RF-conducting screws
to fasten the helix feed to the dish arm. They would interfere with the
helix radiation. Simply use a good black TieWrap (UV resistant). Make
sure
that it is pulled tight.
- The
helix wire
is
covered with the
bottom end of a water bottle. This keeps rain and snow from shorting
the
wire against the reflector. The bottle is "glued" to the reflector
using
RTV-type silicon caulking, which is not RF-conducting. I drilled a
small
hole at the bottom to eliminate any humidity or water that could
accumulate inside.
- Ensure
that any
holes or cracks
that would let water reach the inside of the bottle from the back
of the reflector are properly sealed using silicone caulking.
Notes on Offset Dish
modifications:
- It is
possible
that
you may have
to modify the mounting harware behind the dish as it is normally used
with
a vertical mast and is not meant to be mounted to a horizontal boom.
- I
first had to
bend the 2 rear mounting
plates so that they become tangent to the dish bottom (parallel to the
dish rim).
- I
then used a
1/4"
thick aluminum
plate. I fastened it to the dish plates using 4 bolts and nuts.
- Finally,
I
fastened 2 U-bolts to
the aluminum plate (see pictures below).
- Cut the
feedpoint
plastic ring that
used to support the downconverter at focal point. Keep enough plastic
though
so that you can fasten the helix feed to the arm and keep it at the
right
angle.
- Fasten
the helix
feed to the dish
arm so that the dish focal point (based on the positioning of the old
downconverter)
lies at about 1" in front of the helix reflector.
For
more information on
the construction
of a 2.4GHz helix antenna, please refer to the following reference
books
available at http://www.amsat.org
- Mode S, The
book.
Author: Ed Krome,
K9EK
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