PI6ATS is de
23 cm amateur televisie repeater van midden
Nederland
Een hoorn antenne is feitelijk niets
anders dan een aanpassing van de golfpijp naar de ether, zoals
bij een toeter die voor de mond wordt gehouden. Hoorn antennes
worden 'gewoon' gebruikt om signalen te verzenden of te
ontvangen, om parabolische reflectors te belichten of als
referentie antenne met een bekende versterking. De afmetingen
van de opening van de hoorn (oppervlak) bepalen voornamelijk de
versterking. Om dus een keer zoveel versterking te krijgen (3
dB) is een keer zo groot oppervlak van de opening nodig. Dat is
een flink verschil, vandaar dat nabouwen een behoorlijk
voorspelbare versterking oplevert: een referentieantenne. Door
de eenvoudige constructie en voorspelbare versterking is deze
antenne tevens zeer geschikt als belichter van parabool
antennes. In dat geval is het belangrijk dat ook de fasen van de
velden zoveel mogelijk gelijk zijn.
|
|
|
De invloed van andere
afmetingen (hoogte/breedte opening, lengte hoorn)
waarbij de oppervlakte van de opening gelijk blijft (zou
18,1 dBi moeten zijn). De phase centres variëren hierbij
behoorlijk (gegeven waarden in Lambda vanaf de hoorn
opening. Lange hoorns geven een hoger rendement. |
|
Hoorn antenne van PA3CRX,
waarvan de bouwmethode hieronder is beschreven. |
17 dBi referentie hoorn antenne
voor 5780 MHz.
Bij het maken van de hier beschreven
referentie antenne bestonden de volgende uitgangspunten:
- goed compromis tussen gain en
afmetingen,
- maakbaar met aanwezig, 1 mm dik blik.
Met behulp van een (wat ouder, draait dus
niet op Windows 7 maar wel op XP)
programma
van W1GHZ kan eenvoudig wat geprobeerd worden met gain en
afmetingen. 20 dBi was mooi maar levert een behoorlijk grote
hoorn op. 3 dB minder is beter te realiseren. Het
programma
levert ook de sjablonen voor de uitsnede, in .PS formaat. De .PS
file is prima leesbaar als .txt, alle
gegevens van de
betreffende hoorn antenne staan er in. Dat .PS
staat voor postscript, tegenwoordig is dat met een
eenvoudig tooltje op internet om te zetten naar een .pdf bestand
of gewoon te openen met PDF creator. Dat
pdf
bestand is geprint op zelfklevend printerpapier dat op het blik
is geplakt. Een randje dat na het omzetten voor eenvoudiger
solderen zorgt is toegevoegd (met één mm plaatdikte rekening
gehouden). Waar de hoorn aan de golfpijp zou worden gesoldeerd
zijn extra flapjes toegevoegd (hetgeen helaas net niet paste
zodat ze er uiteindelijk af gehaald zijn).
Gebrek aan een blikschaar en een zetbank
resulteerde in een andere dan gebruikelijke werkwijze: in plaats
van knippen is gezaagd met een ijzerzaag en ook met een
decoupeerzaag. Op de plaatsen waar het blik moest worden omgezet
zijn met een dun schuifje in een Dremel sleuven getrokken in het
blik. Het dunne randje is tussen twee latjes geklemd om het
strak om te zetten, het overige zetwerk is gewoon met de hand
gedaan.
De hoorn is geplaatst op een stukje
golfpijp, waarbij het de bedoeling was dat de flapjes aan de
buitenkant van de golfpijp zouden worden gesoldeerd waarna het
koper van de golfpijp (aan de binnenkant) bewerkt zou worden met
een vijl, om de hoornovergang zonder randen te maken. Na het
omzetten van de flapjes bleek dat de golfpijp er net niet in
kon. De flapjes even heen en weer gebogen zodat ze afbraken en de hoorn kon tegen
de golfpijp aan worden gesoldeerd. Hiervoor is een flinke (350
Watt) soldeerbout gebruikt. Daarna is het vijlwerk gedaan aan de
binnenkant waarbij ook de Dremel handig bleek.
Als connector is gekozen voor een
SMA-connector, voor de stevigheid een exemplaar met vier
schroefgaten. Handig zou het zijn M2,5 toe te passen maar M3
gaat ook, als dan tenminste ook de gaatjes in de connector wat
ruimer worden geboord. De schroeven moeten niet in de golfpijp
steken, de beschikbare schroeven zijn daarom aangepast. Een M3
moertje en wat ringetjes zorgden voor de juiste afstand,dan de
betreffende schroef met een waterpomptang vastgehouden en met
een ijzerzaag afgezaagd en daarna vlak met het moertje gevijld.
Bij het vastzetten van de connector komen de schroefjes precies
vlak met de golfpijp. Nadat de gaten overgenomen en geboord
waren in de golfpijp bleek het ook nodig de gaatjes van de
connector iets uit te vijlen. De positie van de probe
(connector) is bij de diverse ontwerpen niet eenduidig. Soms
zelfs grote verschillen. De destijds gemaakte keuze zoals bij de
slot antenne voor PI6ATS is ook hier
toegepast. De probe zelf is gemaakt van een strookje koperfolie
dat om een boortje is gevormd en is dicht gesoldeerd. Het is
eenvoudig aan de connector pin te solderen en heeft geen grote
massa, waardoor het na een mechanische schok scheef zou kunnen
komen te staan.
Voor het optimaliseren van de aanpassing
is een M3 schroefje tegenover de probe geplaatst. Zonder deze
schroef bleek de aanpassing ook goed, zoals is vastgesteld bij
de Heelweg bijeenkomst 2012. De hoornantenne is breedbandig, de
schroef steekt uiteindelijk iets in de golfpijp.
|
|
|
|
De uitslag geprint op zelfklevend
papier en op blik geplakt. |
Langs de randen uitgezaagd met een
hand(metaal) zaag en een decoupeerzaag. |
Met een Dremel en een slijpschijfje de
lijnen deels weg gefreesd. |
Door het infrezen van de lijnen is
strak omzetten (met de hand) eenvoudig. |
|
|
|
|
Kopel folie op een boortje gerold en
dicht gesoldeerd. Daarna aan de SMA connector
gesoldeerd. |
Schroefjes op lengte en kopdiameter
kleiner gemaakt. |
Gaten geboord en getapt, afgebraamd en
daarna uiteinde van de golfpijp dicht gesoldeerd. |
De SMA connector met probe gemonteerd
op de gesoldeerde hoorn antenne. |
|
|
|
|
De overgang van de golfpijp naar de
hoorn gevijld. |
Eventueel een stelschroef tegenover de
probe. |
De complete hoorn antenne. |
Meetresultaat bij Heelweg 2012.
Breedbandig en goed resultaat. |
Andere voorbeelden van zelfbouw hoorn
antennes en constructies:
|
|
|
|
18 dBi hoorn antenne voor 6
cm gebouwd door PA7JB (een idee van de
prijs als zoiets wordt gekocht) |
3 cm belichter hoorn
antenne gebouwd door PA0ABY |
Schuif constructie voor 6
cm hoorn antenne als belichter, waarmee de hoorn in de
asrichting kan worden geschoven |
Detail schuifconstructie door PA3CWS,
gemaakt van epoxi printplaat |
|
|
|
|
14 dBi hoorn antenne voor
24 GHz volgens bovenstaande methode gemaakt. |
Gesoldeerd aan de flens,
die voorzien is van een stukje golfpijp. |
De 'flappen' aan de
voorkant zijn voor montage door een (front)plaat. |
De hieronder vergeleken hoorn antennes
van de Antennemeetdag Meppel |
Om het voorspellend vermogen van het
programma van W1GHZ te toetsen aan de praktijk (en zo een indruk
te krijgen van de betrouwbaarheid bij nabouwen van een hoorn
volgens dat programma) zijn de gegevens van werkelijk (bij
Thales) gemeten hoorn antennes verkregen. Dit zijn de
referentiehoorns die gebruikt worden bij de antennemeetdagen die
de afdeling Meppel regelmatig organiseert (met dank aan de
gegevens van PA3FYS).
|
2353 MHz |
1296 MHz |
Hierbij moet worden opgemerkt dat per
band twee (mechanisch) identieke hoorns zijn gemaakt. De
twee hoorns voor de 23 cm band hebben ten opzichte van
elkaar een afwijking van minder dan 0,2 dB. Bij de 13 cm
versie is er (verspreid over een bereik van 2300 tot
2500 MHz) een verschil tot 0,4 dB met een uitschieter
van 1 dB. Bij hogere frequenties is de betrouwbaarheid
dus sowieso minder maar in z'n algemeenheid is de door
het programma van W1GHZ voorspelde gain heel
realistisch. |
Voorspelde gain |
16,5 dBi |
14,7 dBi |
Voorspelde gain (corrected for flare
angle and length) |
16,7 dBi |
15,4 dBi |
Werkelijke gain (gemeten bij Thales) |
16,5 dBi |
15,7 dBi |
|
|
Theorie en
praktisch ontwerp van een slot antenne
(W1GHZ) PDF |
|
|
Golfpijp
naar coax overgang (W1GHZ) PDF |
|
|
Golfpijp
en flens afmetingen in millimeters PDF |
|
|
Uitleg over
hoorn antennes (W1GHZ) PDF |
|
|
Professionele exemplaren
met afmetingen en te verwachten versterking |
|