di Stefano I3STS
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Per lavorare via il satellite QO-100 è di certo conveniente usare la stessa parabola sia per trasmettere che per ricevere. In questo modo lo spazio necessario è ridotto ed il puntamento in ricezione garantisce anche il puntamento in trasmissione.
Un primo modo per utilizzare una sola parabola e quello di inventarsi qualche trucco per mettere nello stesso punto sia l’illuminatore di ricezione che quello di trasmissione. Sappiamo che questo è possibile, specialmente se si è disposti ad accettare qualche compromesso.
Fig. 1 – L’antenna completa
Un secondo metodo e’ quello di utilizzare uno specchio dicroico (o pannello dicroico); questo permette di mettere l’illuminatore del’ RX e quello del TX in due punti diversi.
Ho iniziato considerando una parabola satellitare (offset, vertice sul bordo, F/D 0.66) ed ho indagato la seconda opzione.
La configurazione sviluppata consiste in un primo fuoco offset per il down-link in banda X , ed in
un’approssimativa ottica Cassegrain per l’up-link in banca S .
Sono consapevole che l’ottica Cassegrain non è la scelta migliore quando l’approssimazione di ottica geometrica è si e no applicabile, tuttavia questa è la scelta imposta dall’uso del dicroico.
Il primo passo è stato di verificare che spostare la tromba del LNB per la banda X di una decina di centimetri dal fuoco geometrico, rimanendo sempre nel piano focale, non fosse troppo dannoso. In effetti ho verificato che tale spostamento e’ pienamente accettabile. Questo permette di avere sufficiente spazio per posizionare lo specchio dicroico senza fare ombra sul disco parabolico.
Il secondo punto è stato quello di progettare e realizzare il pannello dicroico da utilizzare. Nelle immagini si vede il risultato di questa costruzione. E’ un insieme sfalsato di 9 righe per 8 colonne di porzioni di guida d’onda a sezione quadrata. Questi 72 segmenti sono ricavati da un profilato d’alluminio quadrato di 20 mm di lato, spesso 1,5 mm , e sono lunghi 42 mm .
Tale lunghezza è una stima di una mezz’onda, riferita alla velocità di fase, alla frequenza di 10,9 GHz , considerato anche l’angolo di incidenza. Nel progetto ho scelto ho scelto un angolo di incidenza di 30 gradi.
Fig. 2 – L’antenna senza scatola di protezione
Fortunatamente la realizzazione del pannello dicroico si è dimostra per nulla critica ed ho visto che è sufficientemente trasparente alla frequenza di progetto. La perdita di “attraversamento” è sensibilmente meno di un dB . Notate che nella realizzazione concreta il pannello ha approssimativamente la curvatura di una porzione di iperboloide: il riflettore secondario in un’ottica Cassegrain.
Il passo successivo è stato quello di definire I parametri del Cassegrain assumendo che l’approssimazione di ottica geometrica si ancora valida in dimensioni così modeste.
In effetti, scelto il fattore di ingrandimento, gli altri parametri derivano di conseguenza sotto la condizione di Mizuguchi-Dragone relativa alla polarizzazione circolare.
Ho visto che un ingrandimento di poco superiore ad uno conduce a dimensioni accettabili ed ad una curvatura della superficie iperbolica opportunamente contenuta.
In questo contesto un’antenna elicoidale di quattro spire e mezza (polarizzata in senso circolare destro) appare fornire la direttività richiesta.
Tuttavia, come è facile immaginare, succede che lo specchio dicroico sia nel campo vicino dell’elica (e naturalmente viceversa). Ho deciso quini di fare una sommaria indagine dell’insieme elica-specchio usando il Metodo dei Momenti (NEC2). Ho constatato che la configurazione è accettabile.
Ho quindi intrapreso la costruzione dell’intera diavoleria.
Fig. 3 – Lato illuminatore banda X
Le figure mostrano quello che ne è saltato fuori.
L’idea è stata quella di costruire sotto il disco della parabola una sorta di banco ottico per avere una sufficiente libertà di posizionare e regolare i diversi componenti.
Fig. 4 – Lato illuminatore banda S
Si può vedere che lo specchio secondario è esteso oltre il pannello dicroico, sui tre lati dove è possibile farlo senza creare ombra, usando del sottile lamierino di alluminio.
La ragione di questo è quella di ridurre in qualche misura le perdite di diffrazione in banda S .
Come mostrano le immagini, il trave di supporto è prolungato sul retro della parabola. Qui è collocata la scatola del transverter che funziona così anche da contrappeso della struttura.
A completamento della costruzione ho aggiunto una scatola di protezione che racchiude l’ LNB . Ovviamente una della pareti è il pannello dicroico. Per il resto è fatta di lamierino di alluminio dipinto di bianco. Lo scopo è duplice: proteggere l’LNB dal calore diretto del sole migliorando la stabilità termica; contribuire alla soppressione di lobi laterali.
Collocata sul balcone del mio appartamento, l’antenna consente una ricezione pienamente soddisfacente anche usando un LNB commerciale non modificato. Anche il segale verso il satellite e’ completamente adeguato. Ad esempio, un paio di watt PEP e’ quanto basta in SSB .
Riassumendo: la realizzazione di questa antenna e’ stata per me un’esperienza molto istruttiva.
Fig. 5 – L’LNB attraverso lo specchio
Devo tuttavia ammettere che utilizzare il dicroico comporta una costruzione alquanto complessa.
Quindi la prossima cosa che farò sarà di esplorare la prima alternativa: trovare un modo efficace per porre entrambi gli illuminatori nel medesimo punto focale, senza accettare tuttavia compromessi.