Septum feed ozařovač paraboly pro pásmo 23cm jsem vyrobil podle dokumentace, kterou má na svém webu Zdeněk OK1DFC. Všechny komponenty jsem nechal vypálit laserem z hliníkového plechu tloušťky 2 mm, plášť jsem nechal naohýbat na ohraňovací lisu. Na výkresu je sice zakótovaná pozice primárních zářičů (TX a RX antének), který jsou namontovány přímo na konektorech, samotné rozměry, průměr a délka antének, však v dokumentaci uvedeny nejsou. Pokusil jsem se rozměr odhadnout z jiných zdrojů, většinou bývá anténka dlouhá o něco méně, než 1/4 lambda. Začal jsem s anténkou o průměru 10 mm dlouhou 58mm, kterou jsem postupně zkracoval a pomocí dolaďovacího šroubu jsem se snažil docílit impedančního přizpůsobení na kmitočtu 1296 MHz. Dařilo se mi to při různých délkách anténky pouze částečně, společnou vadou bylo vždy to, že přizpůsobení bylo velmi úzkopásmové, řádově jednotky MHz. To není problém jenom z hlediska dlouhodobé stability nastavení, ale hlavně z hlediska účinnosti celého ozařovače. Situace je analogická, jako v případě konstrukce PA s elektronkou. Aby měl PA dobrou účinnost, musí mít anodový obvod Q naprázdno alespoň 10x větší, než provozní Q. U ozařovače platí principiálně totéž s tím rozdílem, že pokud má PA špatnou účinnost, pak dává méně výkonu a více tepla, zatímco u ozařovače pro EME špatná účinnost znamená zejména nevratně ztracený signál při příjmu (ztráty při vysílání se dají dohonit větším výkonem), proto se domnívám, že by požadavek na provozní Q měl být přísnější, než pro PA a provozní Q ozařovače mělo být alespoň 50x menší, než Q naprázdno. Zjistil jsem si Q naprázdno celého ozařovače (je potřeba kvalitně zavíčkovat otvor na konci vlnovodu, ve vzniklé dutině vybudit kmity a ty snímat volnou vazbou za účelem zjištění poklesu rezonanční křivky o 3 dB). Touto metodou bylo zjištěno Q naprázdno cca 2000. Z toho plyne, že pokud má mít ozařovač dobrou účinnost, smí být provozní Q maximálně 40 a šířka pásma pro pokles o 3 dB by měla být alespoň 30 MHz. Je zřejmé, že tento požadavek není splnitelný pomocí dolaďovacích šroubů a je třeba hledat jiné provedení anténky, které bude natolik širokopásmové, že se obejde bez dolaďovacích šroubů.
Inspirací bylo kuželové provedení, které lze vidět v článku "PRIME FOCUS FEEDS FOR ELECTRICALLY LARGE ANTENNAS" , nikde v článku, ani na internetu, jsem ale nenašel rozměry kuželového zářiče. Připouštím, že jsem hledal málo, ale než bych další hodiny trávil analýzou článků, raději jsem se pustil do vývoje vlastního provedení anténky. Z důvodu mechanické pevnosti a stability jsem použil pro TX i RX port robustní panelové konektory 7/16", které jsou upevněné do stěny vlnovodu čtyřmi šrouby M3. Na konektor je našroubovaná přechodka na konektor N. Protože neumím nakalibrovat vektorový analyzátor do paty anténky, pracoval jsem s analyzátorem nakalibrovaným na N konektor. Impedance v patě unipólu je samozřejmě jiná, přetransformovaná přes elektrickou délku N konektoru a přechodky z N na 7/16, pro vlastní nastavení impedančního přizpůsobení to ale moc nevadí, protože pokud naměřím impedanci 50 Ohmů na N konektoru, bude 50 Ohmů nepochybně i v patě unipólu. Všechny níže uvedené naměřené impedance tedy nejsou naměřené v patě unipólu, ale za adaptérem 7/16 na N.
Samotný unipól průměru 10mm a dlouhý 54mm vložený do vlnovodu má impedanci cca 18 - j 10 Ohmů.
Protože mosazná kulatina je na experimenty se změnou délky poněkud nepraktická, zejména v případě, kdy není po ruce soustruh, zkusil jsem vyrobit anténku z měděného drátu průměr 1,5 mm. Ukázalo se, že zkracováním anténky se zvětšuje reálná složka impedance a současně se jalová složka posouvá na Smithově diagramu nahoru, směrem ke kapacitnímu charakteru. Zkusil jsem připájet kapacitní klobouk a ukázalo se, že kapacitní složku impedance lze kapacitním kloboukem vykompenzovat. První přiblížení anténky vypadá takto
Druhý pokus směřoval k realizaci s jednou příčnou kapacitou, provedení, které funguje, je zde
Třetí provedení se snaží použít silnější drát tak, aby se přiblížilo k něčemu, co lze vyrobit a je to reprodukovatelné. Je vidět, že při použití silnějšího drátu vyjde anténka o něco vyšší.
Finální provedení unipólu je zde.
Rovná část je vysoustružena z mosazné kulatiny průměr 10 mm, kapacitní klobouk je zhotoven z klempířského měděného plechu tloušťky 0,6 mm.
Délkou plechových ramen lze nastavit reálnou složku impedance, jejich skloněním směrem k patě unipólu lze vykompenzovat jalovou složku impedance do nuly.
Měření finálních parametrů:
útlum odrazu v RX portu
přizpůsobení RX portu na Smithově diagramu
přizpůsobení RX portu na Smithově diagramu - detail
útlum odrazu v TX portu
přizpůsobení TX portu na Smithově diagramu
přizpůsobení TX portu na Smithově diagramu - detail
Na Smithově diagramu je vidět, jak se impedance pohybuje v blízkosti středu diagramu, graf zobrazuje průběh impedance v rozsahu 1296 MHz +- 100 MHz.
Přeslech mezi TX a RX portem
Poznámka: přeslech mezi TX a RX portem dosahuje hodnot přes 30 dB v případě, kdy ozařovač míří do volného prostoru. Pokud před něj vložíme překážku, kterou je i odrazná plocha parabolické antény, od které se vlnění odrazí a jeho část je zpětně přijata, pak se přeslech mezi porty významně sníží.
Pohledy do ozařovače
Rozměry unipólu jsou zde:
Celý unipól je postříbřen.
Závěr: podařilo se vyvinout takové provedení unipólu do septum polarizeru, který nevyžaduje dolaďovací šrouby a je natolik širokopásmový, že nesnižuje účinnost celého systému.