RDF: Handgriff für die LPDA-Platinenantenne fertig konstruiert

RDF-Handheld komplett montiert. Gut zu erkennen ist auch die abgeänderte Montageplatte für die Picannty Rail und die dort angebrachten Sechskantsenkungen für M3-Muttern.

Fertig konstruiert: RDF-Handheld virtuell komplett montiert. 

Über die vergangenen Tage habe ich noch etwas über das Design des Handgriffs nachgedacht.

Dabei sind mir noch folgende Verbesserungen in den Sinn gekommen, die ich dann auch gleich im Modell umkonstruiert habe:

  • Veränderung der Montageplatte – ich habe nun die Ausrichtung verändert
  • Auslegung der Montageplatte für die Befestigung einer Picatinny Rail die ich bei thingiverse gefunden habe und Sechskantsenkungen für das Verkleben von zwei M3-Muttern
  • Gummierung der Griffschale mit Sugru Silikon, um eine bessere Griffigkeit zu erzielen. Dazu habe ich ein 1mm tiefes „Bett“ in die Griff-Schalen eingearbeitet. Darin werde ich das Sugru einbringen und es nach dem Aushärten planschleifen.

Zudem habe ich die Unterarmstütze fertig konstruiert. Hier mal einige Sreenshots der finalen CAD-Daten:

Überarbeitete Griffschale. Eine Vertiefung der Grifffläche dient als "Becken" für die Silikon-Gummierung mit Sugru.

Überarbeitete Griffschale. Eine Vertiefung der Grifffläche dient als „Becken“ für die Silikon-Gummierung mit Sugru.

Unterarm-Stütze als CAD-Modell.

Unterarm-Stütze als CAD-Modell.

RDF-Handheld komplett montiert. Gut zu erkennen ist auch die abgeänderte Montageplatte für die Picannty Rail und die dort angebrachten Sechskantsenkungen für M3-Muttern.

RDF-Handheld komplett montiert. Gut zu erkennen ist auch die abgeänderte Montageplatte für die Picannty Rail und die dort angebrachten Sechskantsenkungen für M3-Muttern.

RDF-Handheld mit geschwenkter LPDA.

RDF-Handheld mit geschwenkter LPDA.

In Cura habe ich noch die Druckzeiten für den abgeänderten Handgriff und die Armstütze ermittelt, diese sehen nun folgendermaßen aus:

Armstütze: ca 5,5h

Griffstück ca. 10,5h

Die Picatinny Rail braucht ca. 1h

 

Mal sehen, was ich in dieser Woche gedruckt bekomme. Nach Druck werde ich alle Teile einmal ordentlich schleifen, fillern und lackieren um anschließend die Griffschalen mit Sugru zu gummieren.

Soweit aus der Bastelkammer.

 

Horrido und stay tuned.

RDF: Handgriff für die LPDA-Platinenantenne

Handgriff mit LPDA in horizontaler Ausrichtung geschwenkt.

Handgriff mit LPDA in horizontaler Ausrichtung geschwenkt.

Was kann ich mit der LPDA-Platinenantenne noch so alles anfangen, wenn ich für den Inmarsat-Empfang eher die gebaute Helix-Antenne verwende? Die Frage habe ich mir in der vergangen Woche gestellt, denn die LPDA mit der Radome-Halterung einfach nur in der Bastelkammer vergammeln zu lassen wäre schlicht weg schade.

Neben Satelliten-Funk interessiere ich mich neben SDR, auch für das Funkpeilen – englisch auch Radio Direction Finding (RDF abgekürzt) bezeichnet.

Warum also nicht einfach die LPDA zum Peilen nutzen, gerne auch als tragbare Vorrichtung. Doch einfach nur so die Antenne zu halten fand ich und auf Dauer ziemlich unkomfortabel. Also recherchierte ich im Netz etwas nach professionellen handgehaltenen Peilantennen. Die Recherche-Ergebnisse (Poynting und R&S ) inspirierten mich, einen Griff für die Antenne selbst zu entwickeln.

Grundsätzlich wollte ich den RDF-Handgriff nicht komplizierter machen, als nötig.

Meine Vorüberlegungen dazu sahen daher folgendermaßen aus:

  • An den Griff soll die vorhandenen LPDA samt Radome einfach per Verschraubung montiert werden können
  • Der Griff sollte aus möglichst wenigen zu druckenden Teilen bestehen
  • Die ganze RDF-Einheit muss für längere Zeit gut in der Hand liegen – eine Armstütze soll optional angebracht werden können, um das Handgelenk zu entlasten
  • Es soll eine Möglichkeit geben, den Griff auf ein Fotostativ zu montieren
  • Die LPDA soll in der Polarisation verändert werden können ->horizontal zu vertikal
  • Am Handgriff soll ggf. ein Kompass montiert werden können, um die Peilrichtung leicht ermitteln zu können

 

Nach diesem kleinen Anforderungskatalog entstanden diese ersten Skizzen:

RDF-Handgriff für die LPDA - erste Handskizzen.

RDF-Handgriff für die LPDA – erste Handskizzen.

Nach einem Abend der Skizzenanfertigung machte ich mich an den Rechner, und entwarf die ersten CAD-Modelle:

Schwenkvorrichtung für die LPDA. Links ist die Aussparung für den Winkelanschlag zu erkennen - damit wird ein Verdrehen um 90° ermöglicht.

Schwenkvorrichtung für die LPDA. Links ist die Aussparung für den Winkelanschlag zu erkennen – damit wird ein Verdrehen um 90° ermöglicht.

Der Handgriff ohne Griffschalen und LPDA. Am oberen Teil des Griffstücks kann ggf. ein Kompass montiert werden.

Der Handgriff ohne Griffschalen und LPDA. Am oberen Teil des Griffstücks kann ggf. ein Kompass montiert werden.

Handgriff von unten - gut zu erkennen ist die Sechskantsenkung für die 1/4"-Mutter zur Befestigung des Handgriffs auf einem Fotostativ.

Handgriff von unten – gut zu erkennen ist die Sechskantsenkung für die 1/4″-Mutter zur Befestigung des Handgriffs auf einem Fotostativ.

Blick auf die RDF-Einheit von der rechten Seite.

Blick auf die RDF-Einheit von der rechten Seite.

 

Handgriff mit LPDA in vertikaler Polarisationsausrichtung.

Handgriff mit LPDA in vertikaler Polarisationsausrichtung.

Nun fehlt noch die Armstütze bestehende aus 20mm-Aluminium-Rohr und Unterarm-Schale. Letzteres werde ich morgen noch konstruieren.

Ob ich morgen schon drucken werde, muss ich mal sehen. Die in Cura ermittelten Druckzeiten sehen aber wie folgt aus:

Handgriff-Körper: ca. 10h

Drehstück: ca. 2.75h

Beide Griffschalen zusammen: ca. 4,25h

 

Soweit aus der Bastelkammer.

 

Horrido und stay tuned.

 

Helix-Antenne für Parabolspiegel um Inmarsat zu empfangen

Die LPDA-Platinenantenne für den Parabolspiegel ist fertig, aber ich wollte noch eine zweite Antennen-Variante ausprobieren: Eine Helix-Antenne am Parabolspiegel.

Helix-Antenne am Spiegel montiert.

Helix-Antenne am Spiegel montiert.

Eine Bauanleitung dazu hatte ich schon in der Vergangenheit auf der UHF-Satcom.com-Site gefunden. Die Praktikabilität dazu bestätigten u.a. Nutzer-Berichte, die ich hier im Satelliten-Forum und bei youtube fand.

Also machte ich mich ans Werk…

Folgende Materialien habe ich für die Antenne verwendet:

  • 0,8mm-Aluminium-Blech für den Reflektor
  • SMA-Buchse
  • 2,5mm Erdungskabel für die Helix
  • M3-Schrauben mit Muttern und U-Scheiben
  • zwei gedruckte Halterungen aus PLA (Helix-Halterung und Parabolspiegel-Befestigung)

 

Den Reflektor kann man einfach mit einer Blechschere zuschneiden, die Montagelöcher für die Halterungen bringt man idealerweise erst an, wenn die Helix fertig ist und man diese mittig auf dem Reflektor zum Maßnehmen platzieren kann.

Die Helix (2,5mm Erdungskabel) selbst habe ich um eine alte Papp-Röhre vorgebogen und dann in die Halterung eingefädelt. In die Helix-Halterung ist im Bodenstück eine kurze M3-Gewindestange mit 2K-Kleber eingebracht.

Hier mal einige Bilder der Antenne:

3D-Modell der Helix-Draht-Halterung.

3D-Modell der Helix-Draht-Halterung.

Einpassen des 3D-Modells auf die Druckebene  - passt nur diagonal.

Einpassen des 3D-Modells auf die Druckebene – passt nur diagonal.

In Schichten: Die Helix-Draht-Halterung ist nur mit 20%-Infill gedruckt - das ist ausreichend stabil und zudem noch leicht.

In Schichten: Die Helix-Draht-Halterung ist nur mit 20%-Infill gedruckt – das ist ausreichend stabil und zudem noch leicht.

3D-Modell der Halterung, um die Helix-Antenne am Parabolspiegel zu befestigen.

3D-Modell der Halterung, um die Helix-Antenne am Parabolspiegel zu befestigen.

Helix-Antenne, besteht aus: Erdungskabel (2,5mm), Alu-Reflektor (0,8mm), SMA-Buchse, gedruckten Halterungen

Helix-Antenne, besteht aus: Erdungskabel (2,5mm), Alu-Reflektor (0,8mm), SMA-Buchse, gedruckten Halterungen

Helix-Antenne: Gut zu erkennen ist die gedruckte Halterung.

Helix-Antenne: Gut zu erkennen ist die gedruckte Halterung.

Nun habe ich zwei Antenne für den Parabolspiegel:

Inmarsat-Antenne für den Parabolspiegel: Links PCB-LPDA, rechts Helix-Antenne mit Reflektor.

Inmarsat-Antenne für den Parabolspiegel: Links PCB-LPDA, rechts Helix-Antenne mit Reflektor.

Ich habe gestern schon einmal erste Empfangstests durchgeführt, die jedoch ernüchternd waren. Möglicherweise liegt es daran, dass ich nur einen LNA4ALL habe, und die Verstärkung in dem Frequenzbereich (der Inmarsat C NCS-Kanal ist auf 1541,450 MHz) lt. Hersteller nur bei ca. 16dB liegt. Damit bekomme ich mit den notwendigen Adaptern (die jeder für sich einen Verlust mit sich bringt) und dem RTL-SDR bzw. dem HackRF One  nicht wirklich ein gutes SNR hin, um Signale zu erkennen geschweige denn dekodieren zu können.

Da hilft nur ein zweiter LNA4All, den ich dann mit vorhandenen LNA in Reihe schalten werden.  Auch einen Standortwechsel der Antenne teste ich mal.

Wer die Antenne nachbauen möchte, der findet hier die nötigen Druckdaten.

Soweit aus der Bastelkammer.

 

Horrido und stay tuned

 

 

Inmarsat-Antenne: Halterung und Wetterschutz für LPDA-Platinenantenne ist fertig (Teil 5)

So, nun habe ich den Radome für die Platinen-Antenne fertig gestellt!

Am Wochenende fertigte ich die Verdrahtung an, dichtete die beiden Radome-Schalen am Halterahmen ab, konstruierte passende Schnapphaken, druckte und montiert sie schließlich.

Fertig: Die fertig montierte Platinenantenne mit Radome.

Fertig: Die fertig montierte Platinenantenne mit Radome.

 

Leider war die Verdrahtung mit der RG-174-Koax-Kabels nicht so trivial, wie ich es mir vorgestellt hatte. Insbesondere die sichere Befestigung der Schirmung an der SMA-Buchse war Fummelarbeit. Das Drahtgeflecht ließ sich nicht gut mit der Mutter innen kraftschlüssig anbringen. Daher fertigte ich einen kleinen Kupferblechstreifen an, den ich gut klemmen konnte. Daran verlötete ich anschließend den Schirm. Auch die Länge des Koax-Kabel ist ein zu beachtende Größe: Zu lang dimensioniert und schon bekommt man Probleme, die obere Radome-Hälfte auf den Halterahmen zu montieren. Nach etwas Ausprobieren hat es dann geklappt.

Bevor ich die Radome-Hälften auf dem Halterahmen mehr oder weniger endgültig mit PUR-Dichtmasse anbringen wollte, habe ich zunächst die Gesamtkonstruktion auf Praxistauglichkeit an der dafür vorgesehen Astra-Sat-Schüssel getestet – Ergebnis: Auf 1541,450 MHz konnte ich den Baken-Kanal von Inmarsat C auf 15,4° nicht empfangen (Ein kurzes Video zeigt den Test) – stattdessen ist da offensichtlich nur ein Träger zu empfangen (Änderung vom 21.9). Ich vermute, dass ich mit dem einen eingesetzten LNA4All nicht genug SNR-Abstand bekomme, um den NCS-Kanal zu empfangen. Ich habe daher einen zweiten LNA bestellt, um dann in Reihenschaltung der beiden LNA hoffentlich das Signal zu bekommen!?

 

Vor der endgültigen Montage und Abdichtung der Radome-Hälften teste ich zunächst die RX-Eigenschaften der Antennen-Einheit.

Vor der endgültigen Montage und Abdichtung der Radome-Hälften teste ich zunächst die RX-Eigenschaften der Antennen-Einheit.

Anschließend habe ich daraufhin die beiden Radome-Hälften mit Marston (ex Hylomar) PUR-Dichtmasse gegen Wasser abgedichtet. Nach Applikation der Dichtmasse und einer Ausgasungszeit von ca. 10 Minuten fügte ich die Teile zusammen und fixierte alles provisorisch mit Foldback Clips, denn die Schnapphaken mussten noch konstruiert werden.

Abdichtung der beiden Radome-Hälften auf dem Halterahmen mittels PUR-Dichtmasse.

Abdichtung der beiden Radome-Hälften auf dem Halterahmen mittels PUR-Dichtmasse.

Für die endgültige Konstruktion fehlte mir nämlich noch der endgültige Abstand der oberen zur unteren Kante des Radome-Hälften-Kanten. Dieses Maß konnte ich erst nach der Montage mit der Dichtung ermitteln. Nach dem ich das Maß hatte, machte ich mich an die Konstruktion der Schnapphaken.

Grundlage für die Dimensionierung der Schnapphaken ist diese Anleitung, in der auf Seite 83 ein Beispiel erläutert wird. Manch einer wird sich nun fragen, warum man an ein solches Bauteil einen entsprechenden Aufwand betreiben muss – man könnte das doch auch Pi-mal-Auge machen.

Entscheidend ist, dass der Schnapphaken ausreichend Kraft aufbringt, um die beiden Radome-Hälften zu fixieren. Die Ausgestaltung des Hakens ist zudem so angelegt, dass eine Kombination aus Form- und Kraftschluss entsteht. Zudem müssen die Haken-Schenkel so ausgelegt sein, dass ein mehrmaliges De- und Montieren ohne Beschädigung oder Bruch des Bauteils funktioniert – d.h. die Material-Federungseigenschaft (Elastizität) spielt eine wichtige Rolle.

Entwurfsskizze des Schnapphakens.

Entwurfsskizze des Schnapphakens.

 

STL-Modell des Schnapphakens in Cura. Links sind die Einstellungen gut zu erkennen. Die Brim-Einstellung verschafft dem Bauteil zu einer erhöhten Haftung auf dem Druckbett.

STL-Modell des Schnapphakens in Cura. Links sind die Einstellungen gut zu erkennen. Die Brim-Einstellung verschafft dem Bauteil zu einer erhöhten Haftung auf dem Druckbett.

Interessanterweise funktionieren die Schnapphaken in der gedruckten Form sehr gut – interessant deswegen, da ich die Bauteile mit lediglich 20% Infill gedruckt habe.

Schnapphaken

Schnapphaken

Schnapphaken im Eingriff - Form - und Kraftschluss fixieren die Radome-Hälften.

Schnapphaken im Eingriff – Form – und Kraftschluss fixieren die Radome-Hälften.

Nach der Endmontage des Radomes habe ich die LPDA gleich an die Sat-Schüssel angebracht.

Homemade: Fertige Inmarsat-Antennen-Anlage.

Homemade: Fertige Inmarsat-Antennen-Anlage.

Gut zu erkennen: Die sechs Schnapphaken.

Gut zu erkennen: Die sechs Schnapphaken.

Montiert: Die Platinenantenne mit Radome an der Sat-Schüssel.

Montiert: Die Platinenantenne mit Radome an der Sat-Schüssel.

 

Wer den Radome nachbauen möchte der findet hier wieder alle nötigen Druckdaten.

Für den Nachbau werden, neben den Druckteilen, noch folgende Materialien benötigt:

1 Stück Platinen-Antenne LPDA 900-2600 MHz von WA5VJB

2 Stück M3x20 Schrauben mit Muttern

1 Stück SMA-Buchse

1 Stück RG-174 Koaxial-Kabel

PUR-Dichtmasse, z.B. Marston Universal Dichtmasse

 

Als Nutzungserweiterung der LPDA denke ich gerade darüber nach, einen Haltegriff für die bisherige Konstruktion zu entwerfen, um diese für RDF einzusetzen. Der Haltegriff soll dabei so ausgestaltet sein, dass ich die Antenne um 90° in der Längsachse drehen kann, um die Polarisation  ändern zu können.

Soweit aus der Bastelkammer.

 

Horrido und stay tuned.

Inmarsat-Antenne: Halterung und Wetterschutz für LPDA-Platinenantenne (Teil 4)

Das Radome-Unterteil ist gestern fertig geworden. Eine erste Probemontage macht einen guten Eindruck – die zukünftigen Dichtflächen sind plan und gewährleisten hoffentlich eine gute Kontaktfläche zu den Dichtgummis.

Bzgl. passende Dichtungsgummis werde ich mich nun einmal im Fachhandel umsehen, was es an günstiger Meterware für den Selbstzuschnitt gibt.

Alternativ kommt ggf. auch Hylomar M, eine dauerplastische Dichtmasse auf PUR-Basis, zum Einsatz. Vorteil dieser Methode ist sicherlich eine geringere Dichtungshöhe, da zuschneidbare Dichtgummis meist ab 1mm Stärke gehandelt werden – das ist für eine solch kleine Baugruppe schon sehr üppig dimensioniert.

Morgen werde ich die Verdrahtung machen.

Hier mal einige Bilder zum derzeitigen Entwicklungsstand:

Radome-Unterteil, Halterahmen mit LPDA-Platinenantenne, Radome-Oberteil mit montierter SMA-Buchse und RG-174-Koax-Kabel (v.l.n.r.).

Radome-Unterteil, Halterahmen mit LPDA-Platinenantenne, Radome-Oberteil mit montierter SMA-Buchse und RG-174-Koax-Kabel (v.l.n.r.).

LPDA-Platinenantenne ist mit zwei M3-Schrauben am Halterahmen montiert.

LPDA-Platinenantenne ist mit zwei M3-Schrauben am Halterahmen montiert.

Der Radome ist fast komplett - es fehlen noch die Gummidichtungen und die Schnapphaken-Klemmen.

Der Radome ist fast komplett – es fehlen noch die Gummidichtungen und die Schnapphaken-Klemmen.

Probemontage des Radomes. Die Metall-Klammern sollen durch Schnapphaken-Klammern aus PLA ersetzt werden.

Probemontage des Radomes. Die Metall-Klammern sollen durch Schnapphaken-Klammern aus PLA ersetzt werden.

 

Horrido und stay tuned…