Dual feed para o satélite QO-100

por  PY4ZBZ  em 14-05-2019     rev. 05-06-2021

Como já estava recebendo os sinais do QO-100 (veja aqui), desde os primeiros testes com o NB transponder ainda não liberado, usando um LNBF Avenger PLL321S-2 com um refletor parabólico offset de 1,2 metros, resolvi fazer testes de um alimentador (feed) para transmissão em 2,4 GHz, no foco do refletor e dividindo o mesmo espaço com o LNBF e sem interferência na RX. Pensei em algo bem simples e com polarização linear, mesmo sabendo da perda de 3 dB pelo fato do uplink ser RHCP, mas evitando outras perdas com casamento de impedâncias, defasamento de 90 graus, simetria do diagrama e outras...

Teoricamente, o ganho do refletor parabólico com 1,2 m de diâmetro é de 27,3 dB em 2,4 GHz e 40,2 dB em 10 GHz.

Resolvi então usar um conjunto de duas antenas Yagi de dois elementos, colocadas simetricamente de cada lado da corneta do LNBF e obtendo assim um diagrama de irradiação com centro de fase coincidente com o do LNBF e bem no foco do refletor.

Fiz diversas simulações com o MMANA procurando obter um diagrama de irradiação limpo e com angulo a -10 dB igual ao angulo de iluminação do refletor que é da ordem de 80 graus. O resultado da configuração escolhida é o seguinte, com as antenas separadas de meia onda (ou 63 mm, por sorte igual à medida da corneta do LNBF):

Medidas das antenas: refletor = 61 mm, radiador = 56 mm, separação de 19 mm, em fio de cobre prateado de 1,2 mm de diâmetro. Boom feito com o próprio coaxial rígido alimentador, e conectores SMA.

A montagem pratica pode ser vista na foto seguinte

Cada Yagi foi projetada para apresentar 50 ohms de resistência de irradiação em 2400,1 MHz. Como são ligadas em fase e em paralelo, é preciso uma transformação de impedância para obter novamente 50 ohms no conector do cabo que vem do TX. Isso foi feito com duas linhas de 75 ohms com múltiplo impar (no caso 3) de quarto de onda, levando em conta o fator de velocidade. A figura seguinte mostra a realização pratica:

Testamos o combinador usando um analisador KC 901H,  gentilmente emprestado pelo nosso colega PY4AJ, com cargas de 50 ohms no lugar das antenas. Teoricamente, as linhas de 3/4 de onda transformam 50 ohms em 75x75/50 = 112,5 ohms. As duas em paralelo resultam em 56,25 ohms, o que proporciona uma ROE de 56,25/50 = 1,125. O resultado pratico foi em torno de 1,3 de ROE :

Testamos a TX do sistema usando o gerador do analisador KC 901H, gerando 0 dBm = 1 mW em 2400,052 MHz, seguido por um amplificador linear WiFi com 13 dB de ganho. O NB transponder devolve o sinal de 2,4 GHz transposto em freqüência 8089,5 MHz acima, no caso em 10.489,552 MHz (2 kHz acima do CW beacon para facilitar a comparação de nível)

 Como perda nos cabos usados é de 2 dB, temos uma potencia, no conector comum das antenas, de pouco menos de 15 mW. 

A figura seguinte, feita com o SDR Console e RTL-SDR dongle Terratec e LNBF da mesma antena, mostra o resultado do teste:

Conclusão:

Como o nosso sinal de 15 mW passou com 19 dB abaixo do beacon, podemos concluir que, para termos um retorno com nível igual ao beacon CW, basta uma potencia de 1,5 W ! . Ou ainda que, com apenas 15 mW, é possível fazer QSO em CW com confortáveis 15 dB de SNR !

Para comprovar a possibilidade de QSO CW, liguei entre o gerador e o amplificador de 13 dB de ganho, um modulador de microondas com diodo PIN e o manipulei on-off com um simples ohmimetro !:

 Resultado do teste na figura seguinte:

Em seguida fiz o meu primeiro QSO via QO-100 com Fabio PY4AJ !. Em 14-05-2019 as 14:26 UTC. A figura seguinte mostra parte dos meus sinais durante o QSO, com apenas 15 mW e 15 dB de SNR !:

73 de Roland PY4ZBZ

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