Questão:
Antena HF / VHF para balão de alta altitude
whalphen K8VFO
2018-01-26 23:32:17 UTC
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Estou trabalhando no projeto de um transmissor de banda dupla para uso em um balão de alta altitude. Estarei transmitindo em 2 metros e 20 metros (APRS e WSPR) com cerca de 50 mW. Para manter o peso no mínimo absoluto, estou projetando para usar uma única antena para ambas as bandas. Usando a modelagem 4nec2, eu vim com um dipolo alimentado fora do centro (20M 1/2 onda) com um ponto de alimentação posicionado onde a impedância é de cerca de 200 ohms em ambas as bandas (usando fio 38 AWG). Um circuito diplexador unirá as saídas do 2M e 20M de caminhos RF e combinar a impedância com a antena. Eu estimo que esta configuração de antena deve pesar menos de 1 grama. Algum conselho de experientes experimentadores de antena de fio / balão de alta altitude antes de me comprometer muito com o hardware?

Um responda:
Glenn W9IQ
2018-01-27 08:35:15 UTC
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É igualmente importante considerar o padrão da antena. Se você pendurar uma antena de meia onda verticalmente, haverá radiação mínima na direção da Terra. Isso será mais problemático para contatos HF NVIS.

Você também pode querer verificar a resistência de RF do fio 38 AWG em 2 metros. Eu calculo que seja> 100 ohms a 146 MHz para 10 metros de comprimento. Isso terá um efeito significativo na eficiência e, portanto, no ganho da antena em 2 metros. A 20 metros, é> 40 ohms, o que também pode ser um fator significativo no desempenho da antena.

Você modelou a diretividade e a eficiência da antena para garantir que ela atenda ao seu orçamento de caminho?

"Você modelou a diretividade e a eficiência da antena ...?" Boa sugestão. _E isso é mais fácil de fazer do que se possa pensar_. Eu uso o EZNEC. Existem outros programas de modelagem de antenas.
“Se você pendurar uma antena de 1/2 onda verticalmente, haverá radiação mínima na direção da Terra”. Isso só é verdade quando o receptor está diretamente sob o balão, não é?
Eu verifiquei a diretividade no software de modelagem 4nec2. A configuração OCF fornece lóbulos razoáveis ​​em um ângulo descendente de 2 metros. (A 2 metros, usei dipolos verticais em vários lançamentos sem nenhum problema.) Este será um flutuador de longa distância. Para HF, eu prefiro ter o padrão de radiação para os lados para propagação em distâncias mais longas enquanto sobre os oceanos, etc. Confio em outros para fornecer relatórios de recepção via WSPRnet.
Quanto à resistência de RF, incluí isso nos cálculos de correspondência. Também analisarei novamente para ter certeza de que entendi o impacto na eficiência.
@whalphenk8vfo Para os cálculos de HF, pode ser útil executar cálculos FRIIS para estações que são LOS para o balão. Qual é o seu teto de vôo?
A resistência à radiação do dipolo de 20 metros será de 72 ohms. Uma resistência de RF de 40 ohm tornará a antena ~ 64% eficiente ou ganho de ~ 0,2 dBi.
Uma rápida reexecução da modelagem mostra 73% de eficiência em 2M e 79% em 20M. Ambos devem estar dentro do meu orçamento - a menos que os testes reais de hardware me dêem uma saída dos transmissores abaixo do esperado. Interessante como existe tanta interdependência entre os componentes do sistema. Altere o diâmetro do fio e eu tenho que alterar a combinação de impedância, o que significa que tenho que executar novamente meus projetos de filtro diplexer, etc. Aumentar o diâmetro do fio pode melhorar o desempenho do meu caminho, mas pode estourar meu orçamento de peso ...
As alegrias da engenharia ... Divirta-se com o projeto!
O teto do vôo deve ser entre 35.000 e 45.000 pés. Eu não fiz nenhum cálculo FRIIS, mas farei. Obrigado pelo conselho. Não estou muito preocupado com a experiência que outras pessoas tiveram. Mas não vai doer verificar. Estou esperando uma saída para a antena de cerca de 30 a 50 mW em cada banda. Eu tive sucesso com 50 MW em 2M no passado. Outros obtiveram sucesso com 10 MW. Na 20M, outros estão tendo sucesso com menos de 15 mW de saída. O modo WSPR precisa de muito pouco. Eu tive muitos contatos transoceânicos usando 250mW em um dipolo estendido através das árvores no meu quintal.
São 40 ohms de ponta a ponta ou 40 ohms aparentes no ponto de alimentação da perda resistiva?
Padrões de radiação re - seu padrão de 20 m será bom, como um dipolo. De qualquer forma, você está planejando pular para estações distantes. Mas seu padrão de 2 m pode ser uma bagunça, de um fio longo, e em 2 m tenho certeza que você está esperando uma comunicação de linha de visão para o local de lançamento. Verifique este padrão. Você pode precisar de uma armadilha ou duas no fio longo; eles podem ser um indutor SMD e um capacitor, portanto, nenhum peso significativo.
Você está certo. 2M será para APRS de curta distância. 20M será para pular ionosférico para receptores distantes. Eu verifiquei o padrão 2M usando o software de modelagem 4nec2. Teve sorte. Por ser uma configuração de alimentação descentralizada, o campo distante mostra um bom lóbulo de 7 dBi a cerca de 155 graus abaixo da vertical e muitos lóbulos pequenos de 0 dBi de 90 graus até 135 graus.


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