Offsetspiegel-Fokuspunkt

Kleine Offset-Antennen werden in grossen Stückzahlen für den Empfang von Rundfunk- und Fernsehprogrammen hergestellt und werden sehr preiswert angeboten. Die Datenblätter vieler Hersteller sind leider nicht sehr ausführlich. Die genaue Bestimmung der Position des Fokuspunkts ohne die entsprechenden Daten ist für Offset-Antennen ziemlich aufwendig. Dieses Thema habe ich hier schon einmal kurz angesprochen.

Die Position des Ku-Band-Feeds in einer Offset-Antenne ist für eine Abschätzung des Fokuspunkts hilfreich. Als Beispiel wird im Folgenden ein TechniPlus V/H-LNB genauer untersucht.

TechniPlus V/H-LNB

Entfernt man den Wetterschutz vom Feed, kommt ein kleines Axial-Rillenhorn zum Vorschein. Der LNB ist direkt hinter dem Horn im Rundhohlleiter integriert.

TechnisatPlus Straldiagramm mit Phasenzentrum

In der Strahldiagramm-Berechnung wurde der Einfluss der Kunststoff-Kappe mitberücksichtigt. Die Kappe ist im Bild oben transparent dargestellt. Das Koordinatensystem ist im Fokuspunkt, 4.7mm hinter der Hornapertur eingezeichnet. Da die Front der Kunststoff-Kappe nicht direkt auf der Apertur aufliegt, vergrössert sich der Abstand zum Fokuspunkt auf 10.2mm

Fokuspunkt im TechniSat Horn

Viele Hersteller setzen vergleichbare Horn-Konzepte in ihren Feeds ein. Die ermittelten geometrischen Dimensionen sind als Grössenordnung für die meisten Ku-Band Offset-Empfangsantennen anwendbar.

Für anspruchsvollere Anwendungen werden manchmal Offsetreflektoren von VSAT-Antennen eingesetzt. Da solche Antennen auch für den Uplink zum Einsatz kommen, haben sie höhere Anforderungen an den Kreuzpolarisations-Abstand. Aus diesem Grund haben VSAT-Antennen in der Regel ein ziemlich grosses f/D, was eine tiefere Kreuzpolarisation ermöglicht. Für Interessierte sind hier noch einige weiterführende Informationen. Durch den grösseren Fokusabstand muss das Horn einen höheren Gewinn aufweisen. Zudem ist die notwendige Bandbreite deutlich grösser (10.7 – 14.5 GHz). Das führt zu einem etwas anderen Hornkonzept.

Typisches VSAT-Horn
Fokuspunkt im VSAT-Horn

Manchmal sind es auch mechanische Randbedingungen, die es nicht zulassen, dass die Fokuspunkte übereinander gelegt werden können. Das folgende Bild zeigt das Dualband-Feed von HB9RYZ, eingebaut in einen Offset-Reflektor.

Dualband-Feed von HB9RYZ, eingebaut in einen Offset-Reflektor
(Positionen der Fokuspunkte geschätzt)

Der Reflektor vom S-Band-Patch verhindert eine optimale Positionierung des X-Band-Strahlers. Aus dem Bild schätze ich den Abstand zwischen dem Reflektor-Fokuspunkt und dem X-Bandfeed-Fokuspunkt auf 50-60 mm. Jetzt stellt sich natürlich die Frage, welcher Einfluss so eine Abweichung auf den resultierenden Antennengewinn hat.

Gewinnminderung durch Feed-Defokussierung

Das S-Band reagiert unempfindlich auf eine Defokussierung in z-Richtung (Feed-Strahlrichtung, +z ist eine Verschiebung Richtung Reflektor). Das X-Band reagiert deutlich sensitiver. Wenn es mechanisch möglich ist, sollte man bei einem Dualband-Feed versuchen das X-Band in den Fokuspunkt des Reflektors zu legen. Abweichungen bis 20mm sind aber auch im X-Band noch unproblematisch.

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