Antenne für Es’Hailsat-2

Das Dualband-Feed-Konzept wurde erfolgreich vereinfacht. Die aufwendigen Frästeile für die vier Dipole habe ich durch einen einfachen PCB ersetzt. Alle Vereinfachungen konnten dank numerischer Optimierung ohne Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften realisiert werden.

SX-Feed_P1

Abbildung 1: S-X-Band Feed, vereinfachter Aufbau

Die Einzelteil-Fertigung für ein erstes Muster ist auf gutem Weg. Darum ist es an der Zeit die Kombination Feed und Reflektor anzugehen.

Damit eine Reflektor-Antenne optimal funktioniert, müssen der Feed-Fokuspunkt und der Reflektor-Fokuspunkt aufeinander liegen.

Von kostengünstigen, kommerziellen Ku-Band-Reflektoren sind in der Regel keine Informationen über die genaue Geometrie verfügbar.

Bei einem rotationssymmetrischen Reflektor können Durchmesser D und maximale Tiefe zmax mit einfachen Mitteln relativ genau bestimmt werden. Damit kann der Fokusabstand wie folgt berechnet werden:

Formel_Fokusabstand

Primefocus_parameter

Abbildung 2: Rotationssymmetrischer Parabolspiegel mit den beiden Parametern für die Beschreibung der Geometrie

Durchmesser und maximale Tiefe beziehen sich auf den Rand des Paraboloids. In der Praxis wird eine genaue Messung oft erschwert durch abgerundete Kanten am Spiegelrand oder durch ein Loch im Zentrum.

Bei einem Offsetspiegel wird eine Bestimmung der Geometrieparameter mit einfachen Mitteln nahezu unmöglich. Mit einem optischen Digitalisierer kann von einem bestehenden Produkt ein 3D-CAD-Modell generiert werden (Reverse Engineering). Damit ist das Problem aber noch nicht gelöst, da die Lage des Fokuspunkts immer noch unbekannt ist.

Alle Strahlen einer planaren Welle sollten im Fokuspunkt zusammentreffen, wenn sie in der Hauptstrahlrichtung auf den Reflektor auftreffen. Das optische Messverfahren liefert ein CAD-Modell der realen Geometrie. Wegen der Fertigungstoleranzen liefert die Strahlenoptik darum nicht einen einzigen Schnittpunkt, sondern viele Schnittpunkte, die eine Fokusregion eingrenzen.

Offset_plane_wave

Abbildung 3: Realer Spiegel mit resultierender Fokusregion

Im Bereich der Spiegelbefestigungspunkte sind die Abweichungen gegenüber der Idealform besonders ausgeprägt. Strahlen aus diesen Regionen weichen deutlich von der Fokusregion ab.

Da wir wissen, dass der Offset-Reflektor ein Ausschnitt aus einem unbekannten Paraboloid ist, findet man die Position des optimalen Fokuspunkts mit einem Regressionsverfahren zielstrebiger.

Regression

Abbildung 4: Reale Reflektorgeometrie mit Idealkontur (braun)

Durch die Fertigungstoleranzen weicht der reale Spiegel von der Idealkontur ab.

Die beschriebenen Verfahren zur Charakterisierung einer Offset-Antennengeometrie sind für die meisten Funkamateure nicht zugänglich. Möchte man den Offset-Reflektor einer kommerziellen Empfangsantenne einsetzen, kann man das Zentrum des zugehörigen Ku-Band-Horns mechanisch ausmessen. Der optimale Fokuspunkt ist in der Regel 2-3 mm hinter der Hornöffnung.

4 Gedanken zu “Antenne für Es’Hailsat-2

  1. Hallo Willi – Super. Ich möchte im Juli/August 2018 auch so weit sein und würde ,mich freuen, wenn ich Deine super Antenne erwerben könnte. 73 Wolfgang HB9RYZ

  2. Hallo Wolfgang – Danke für die Blumen. In der Simulation funktioniert die Antenne ganz gut. Bei der Realisierung können durchaus noch Überraschungen auftreten. Ich bin ja eher ein Schreibtischtäter. Darum bin ich froh, dass mich Christoph HB9DTZ, Fiorello HB9DWK und Marco tatkräftig unterstützen bei der Realisierung des ersten Musters. Wenn die Antenne dann wie erwartet funktioniert, kann man schon darüber nachdenken, ob man eine kleine Serie der Einzelteile herstellen soll. In welchem Zeitrahmen das möglich wird, kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen. Das kleine Hailsat-Projekt betreibe ich als Hobby, das vor allem auch Spass machen soll.
    73 Willi HB9PZK

  3. Hallo Willi, sehr schöne Arbeit, 73 von Christian HB9CAU

  4. Hallo, Willi,
    Suche auch nach einem solchen Feeder. Falls Bauteile zu bekommen sins, bitte melden.
    73’s Gerhard OE3GBB

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