Antena Yagi portátil para satélite

2 vezes 2 elementos V e U com um cabo só.

Ganho: 6,2 dBi em VHF e 4,5 dBi e UHF (espaço livre)

(No final do artigo, 5 elementos em UHF e 10 dBi de ganho.)

Por PY4ZBZ  em 16-03-2007.  rev. 22-12-2008.

Projetei esta antena com o MMANA, com as seguintes metas: 

1 - obter uma ROE menor que 1,1 / 1 , ou seja, uma impedância mais próxima possível de 50 ohms, nas faixas de satélites tanto em VHF como em UHF, 

2 - não precisar de nenhum sistema de adaptação de impedância (como gama-match por ex.), portanto devendo usar como radiadores dipolos abertos, alimentados diretamente pelo cabo coaxial (estilo OWA).

3 -  utilizar apenas um cabo comum para as duas antenas, permitindo transmissão e recepção simultânea nas duas bandas sem uso de Diplexador (o que evita perdas) em equipamento full duplex com um conector de antena,

4 -  que seja bem leve e que possa ser rapidamente montada e desmontada, ocupando pouco espaço.

A foto seguinte mostra a antena montada e pronta para contatos. Ela consiste de duas Yagis de 2 elementos cada (radiador+refletor) e montadas a 90 graus uma da outra. Na extremidade apontada para o satélite, estão os radiadores (no mesmo plano e a 90 graus um do outro), Mais próximo da parte traseira do boom, onde está a mão do operador está o refletor de VHF e um pouco mais adiante, o refletor de UHF. É muito interessante observar o efeito da polarização da onda vinda do satélite, que nem sempre é circular, e muitas vezes está em polarização horizontal ou vertical e variando de AOS a LOS. Segurando a antena na mão permite ajustar polarização, azimute e elevação instantaneamente, monitorando o sinal de retorno num HT full duplex dual-band, como por exemplo o TH-77A Kenwood.

A antena foi construída com varetas de solda de 1,5 mm de diâmetro. Cada elemento é dividido ao meio e terminado por um pino banana miniatura de 2 mm de diâmetro. A foto seguinte mostra os bornes (fêmeas) onde são encaixados os pinos bananas dos radiadores, na frente do boom, e onde pode ser vista a conexão curtíssima com o cabo coaxial, sendo que a blindagem se conecta com uma metade do dipolo de VHF e outra do de UHF, o mesmo acontecendo com o condutor interno do coaxial, que vai às duas outras metades do dipolos de V e U. Os dipolos assim formados ficam fisicamente a 90 graus um do outro, como pode ser visto também na foto anterior. Não há necessidade de balun.

A foto seguinte mostra a antena desmontada, destacando os pontos de encaixe dos radiadores e refletores. Para transportar a antena, os elementos são enfiados dentro do próprio boom, que é um tubo de PVC de 25 mm de diâmetro externo:

Os refletores são encaixados em bornes que são parafusados definitivamente em dois tarugos de latão, internos ao tubo de PVC, e com comprimento igual ao diâmetro interno do tubo. O cabo coaxial atravessa o boom e sai na parte traseira. A figura seguinte mostra os dois tarugos que interconectam os bornes dos refletores, antes da sua fixação definitiva, assim como um borne com porca e um pino banana. A parte mais difícil é posicionar os tarugos dentro do tubo de PVC... mas nada que não possa ser resolvido com um pouco de criatividade ! Por exemplo, usei um gancho feito com fio de cobre (veja aqui). Uma forma de substituir os tarugos é soldar duas porcas em uma chapinha ou tubinho de cobre.

E claro que esta antena pode ser montada de muitas outras formas, como por exemplo, com pinos banana comuns de 4 mm de diâmetro. Se o espaço ocupado pela antena desmontada não é problema, então os refletores podem ser feitos de uma peça só, com outra forma de fixação ao boom. É só usar a criatividade! O que importa mesmo, é a forma de ligar os dipolos ao coaxial e as medidas finais dos elementos.

Características elétricas da antena:

As figuras seguintes mostram as características elétricas da antena, como ganho em relação a isotrópica (Ga em dBi) em espaço livre, relação frente/costas (F/B) em dB, ROE (SWR), impedâncias (R e jX) e diagramas de radiação, em VHF e UHF respectivamente:

As curvas de ROE foram comprovadas na pratica com um wattímetro Bird.

O arquivo .maa do projeto da antena para o MMANA está aqui.

Medidas da antena:

Os comprimentos dos elementos são valores medidos de ponta a ponta, com a antena montada. (na pratica, devem ser divididos em duas partes, descontado o diâmetro do boom). O que importa é a medida final de ponta a ponta do elemento montado.

Parte de VHF:

Dipolo radiador = 952 mm . 

Refletor = 1020 mm, separado de 380 mm do dipolo radiador.

Parte de UHF:

Dipolo radiador = 314 mm.

Refletor = 360 mm,  separado de 160 mm do dipolo radiador.

O boom é um tubo de PVC de 25 mm de diâmetro externo e 540 mm de comprimento. O cabo coaxial é um RG58 ou similar com 1,5 m de comprimento. Os elementos são varetas de solda (amarela ou aço cobreado) de 1,5 mm de diâmetro.

Vejam aqui vídeos que mostram a antena em pleno funcionamento, durante um QSO com PY4AJ, na órbita #14294 do AO-51, as11:48 UTC de 20-03-2007, com elevação máxima de 30 graus, e com PY2SAD as 10:50 UTC de 24-03-2007, na órbita #14351 do AO-51 :

Click nas imagens para ver os vídeos, com PY4ZBZ operando um velho HT TH-77A da Kenwood, com 2 Watts na transmissão em VHF. Filmagem feita por PU4LCR. Para evitar microfonia, pois o HT é operado em full-dulex para poder ouvir o próprio retorno do satélite (registrado no vídeo), foi usado um microfone externo diretamente plugado no HT (demonstração no segundo vídeo). No final do QSO com PY4AJ, é possível ouvir o sinal de chamada de um telefone de longo alcance, verdadeira praga que invade as faixas de radio amador, principalmente as sub-faixas satélite.

Mais 5,5 dB de ganho em UHF.

Para ter um pouco mais de ganho em UHF, projetei, baseado nos cálculos de PY2BBS,  uma extensão de 3 elementos diretores, que é "plugada" diretamente no boom com uma união para cano de PVC... Com isso, o ganho da antena de UHF passa de 4,5 dBi para 10 dBi, o que corresponde a quase um ponto S a mais. O vídeo do QSO com PY2SAD foi feito usando a extensão. As medidas dos diretores e a sua separação em relação ao radiador, respectivamente, são as seguintes, em mm:

D1 : 309 e 68    ;    D2 : 309 e 236    ;    D3 : 307 e 436

Acima, foto da antena com a extensão UHF. Aqui está o arquivo maa .

Vejam também aqui outro modelo, baseado na antena tipo "open sleeve".

Bons contatos !   73 de Roland PY4ZBZ.