Waarom een feedhorn en hoe werkt het?

[Gast Drs. IJzerbout]

Ik heb mij altijd al afgevraagd hoe een feedhorn precies werkt en kon er nooit veel over vinden in boeken en het www.

 

Daarom heb ik de vraag maar eens gesteld aan de Guroe der satellietentechniek en

mijn persoonlijke vriend: Clive Grove.

 

Hier de verklaring:

 

---------------------------------------------------------------

Hi Clive,

 

Do you have any information on how a feedhorn actually works?

 

Why does the feedhorn for an offset dish have the shape of a funnel and why is this different on a prime focus dish..?

 

 

Regards,

 

Fred

 

 

Von: Clive J. Grove [mailto:clivegrove@xxxxxxxxxx]

Gesendet: Freitag, 7. November 2008 10:44

An: Fred xxxxxxxxx

Betreff: Re: feedhorn

 

Dear Fred,

 

Sorry it took so long to reply. The purpose of a feed-horn is to impedance match the dish to the air. The best signal strength can only be achieved if these numbers are power matched. The Characteristic impedance of air is I believe around 178 Ohms. your LNB will have a 50 Ohms input. It was found that the scalar rings at typically 1/2 wavelength have the effect of matching the input impedance to that of air. The next thing is, that the feed must be at the focal point. The probe must align with this. Then we must see 90% of the dish. 90% because the last 10% of area receives mostly noise. The size of the area that is seen by the rings is set up by the small amount of protrusion of the inner ring (throat). Now the offset dish does not have a constant focal point so the rings are set in a sort of cone to offset the offset. It is a compromise. The prime focus is normally flat. Lastly on C Band you fit a Glass (PTFE is better) piece in the throat. This is for Circular polarisation. Different angle 45° + or 45° - relative to the probe for LHCP and RHCP. This plate mathematically inserts a 90° phase shift onto the incoming signal. This has the effect of cancelling the rotation. I bet you didn't know a bit of glass could be so smart.

 

Kort samengevat zegt Clive dat het de bedoeling is dat er een aanpassing plaats moet vinden van lucht naar de 50 ohm LNB input.

Vastgesteld is dat een feedhorn met ringen op een 1/2 golflengte afstand van elkaar deze aanpassing tot gevolg hebben.

Verder gaat het erom dat de feedhorn 90% van de schotel belicht. De overige 10% is practisch ruis.

De truck is nu om dmv. het schuiven van de scalar-ringen met betrekking tot de binnenste ring (de keel) de schotel zo te belichten dat de binnenkomende ruis aan de rand van de schotel minimaal is. Er moet dus een protrusion = overstaande rand zijn als keelopening.

 

Bij een offsetdish is er geen constant brandpunt maar heeft de vorm von een conus. Daarom zijn de ringen conus vormig opgesteld in de vorm van een trechter.

 

Verder schrijft Clive dat bij C-band ontvangst er een stuk glas (of beter nog: teflon) 45° ten opzichte van de ontvangstantenne geplaatst wordt om links of rechtsdraaiende polarisatie in een lineare polarisatie te veranderen.

 

Het leek me wel interessant om dit te plaatsen.

 

Een kleine correctie: de impedantie van droge lucht is 377 ohm.

 

 

 

[Big fellow]

Fred,

 

Dank je voor de post. Kan je eens aan Clive vragen wat de dikte van de PTFE moet wezen? Zover als ik mij weet te herinneren was dat ook afhankelijk van de golflengte. Ik kan mij echter niet meer herinneren wat nu precies de maatvoering was.

 

Big fellow

[Gast Drs. IJzerbout]

PTFE = Polytetrafluoroethylene, in de volksmond teflon.

Ik heb er vroeger wel eens mee ge-experimenteerd om de ontvangst op de Gorizont? op 53° oost mee te verbeteren. Dat was een Ku-band circulair gepolariseerde transponder. Die satelliet is nu al lang niet meer aktief. Het stukje teflon deed wonderen, maar er ontstond wel verlies in de ontvangst van lineare transponders.

 

Ik ga Clive vragen of hij wat over de maten kan zeggen. Voor Ku en C band.

[Gast jozy]

Verandert de impendantie van lucht niet constant of is dit verwaarloosbaar?

[Gast Drs. IJzerbout]

Het veranderd wel en is afhankelijk van de vochtigheidsgraad, maar is verwaarloosbaar.

377 ohm geldt voor een vakuum.

[Gast Polvo]

Er kloppen een paar dingen in dat verhaal niet.

Ten eerste de halve golflengte, dat moet een kwart zijn. (meet maar na)

Ten tweede is het de ring hoogte en niet de afstand tussen de ringen, die speelt nauwelijks een rol, maar dat is een vertaalfoutje denk ik.

De ringen hebben gebruikelijk de lengte van een kwartgolf van de laagste frequentie van het gewenste frequentie bereik.

Het effect is een kortgesloten kwartgolf, wat voor HF een zeer hoge weerstand is.

Of hierdoor een soort impedantie aanpassing plaats vind weet ik niet, maar volgens de W1GHZ ontstaat er een veld tussen de ringen en worden gedwongen afgebogen naar het focus punt.

 

Dat de feedhorn 90% van de schotel moet belichten ivm de (grond)ruis geld alleen voor primefocus schotels, niet voor offset.

Bij offset kijkt de lnb de ruimte in.

 

Teflon geeft inderdaad verliezen, maar niet alleen voor lineare signalen, ook voor de circulaire.

Daardoor blijft er van de theoretische 3 dB winst er practisch gesproken maar 2 dB over.

Daardoor is er gezocht naar betere materialen, Chaparral heeft daar een materiaal voor ontwikkeld en dat gepattenteerd.

De verliezen zijn amper nog meetbaar.

 

 

 

[Gast Drs. IJzerbout]

maar volgens de W1GHZ ontstaat er een veld tussen de ringen en worden gedwongen afgebogen naar het focus punt.

 

Tja, die uitleg is ook niet echt rotsvast. Ik heb werkelijk alles nagezocht wat ik over boeken heb en ook het www en een preciese uitleg is niet te vinden.

 

Die van Clive hielp mij in ieder geval wat verder. Ik moet hierbij wel aanmerken dat ik veel mensen heb leren kennen met kennis over satellitenontvangst: Uplink en Downlink technology en ik was iedere keer weer verbluft over de wetenswaardigheden die Clive mij vertelde.

We zijn enkele weken samen geweest in de Congolese Republiek tijdens voetbal wedstrijden. Daarvoor moesten we dagelijks uplinken naar 68,5° oost. We zaten toen veelal midden in de nacht in de jungle te werken aan de apparatuur.

 

Ik ga eens op het dak klauteren om de afstand en ringhoogte tussen de ringen van mijn feed te meten. Dan kan ik uitrekenen of het een kwart of halve golflengte is.

 

de lengte van een kwartgolf van de laagste frequentie van het gewenste frequentie bereik

 

Waarom de laagste..? Ik zou het midden van het bereik nemen om een redelijke breedbandigheid naar beide kanten te verkrijgen.

 

maar volgens de W1GHZ

 

Heb je van die zendamateur wat meer schriftelijke informatie..? Zou me wel intereseren.

 

 

[Gast Drs. IJzerbout]

Ik heb al naar W1GHZ gegoogeld en het één en ander gevonden.

Ga me daar eens in verdiepen.

[Gast Drs. IJzerbout]

Altijd weer die zendamateurs hé

 

Ja Sjaak(k) daarom moet je ook heel trots zijn op je titel: Zendamateur

 

Die krijgt niet iedereen.. :D

[Gast Polvo]

Origineel bericht van: Drs. IJzerbout

de lengte van een kwartgolf van de laagste frequentie van het gewenste frequentie bereik

Waarom de laagste..? Ik zou het midden van het bereik nemen om een redelijke breedbandigheid naar beide kanten te verkrijgen.

Omdat de impedantie beneden een kwart golflengte heel snel afneemt en boven een kwartgolf langzaam.
Daarom mag een scalarring nooit korter zijn dan een kwart golf, maar wel wat langer.

[Gast Polvo]

Origineel bericht van: Drs. IJzerbout

Ik heb al naar W1GHZ gegoogeld en het één en ander gevonden.
Ga me daar eens in verdiepen.

http://www.w1ghz.org/antbook/contents.htm zul je wel gevonden hebben, een zeer informatieve site!!

[Gast Drs. IJzerbout]

Ik ga Clive vragen of hij wat over de maten kan zeggen. Voor Ku en C band.

 

Dan hier het antwoord. In het Engels, ik ga het niet naar het Nederlands vertalen.

Voor degenen die geen Engels kunnen: niet lopen te klagen.

Ik weet dat we op dit board eigenlijk geen Engels toestaan.

In dit geval maak ik een uitzondering vanwege de hoge informatieve waarde.

-----------------------------------------------------------

 

 

Fred xxxxxxx wrote:

Hi Clive, nice hearing from you.

 

Thanks for the information…very interesting.

 

Do you have any information about the actual size of the PTFE (Teflon) Just curious.

 

Hope you are fine.

 

Regards, Fred

 

 

Dear Fred,

 

Its something one can play with. In an Andrews feed this piece of material is quite long say 150mm. It has a central "V" cut out leaving two offset points. This meets a professional specification of 20dB cross poll on Circular and 30dB on Linear. In a domestic feed there isn't that sort length available. So I would make it as long as possible and extend the "V" fairly close to the input probe. Material 2 or 3mm thick should suffice. It is quite soft and can easily be cut with a pair of scissors. The domestic product has an abysmal performance on cross poll so it should be possible to lift it from its, typically 8dB to maybe 12 or 13db with ease, who knows you might achieve something much better. Its quite a problem on C band if you have a very strong satellite say Arabsat then the cross poll will appear under the wanted poll and cause a cancellation. So you see say +20dB C/N but only have 12dB C/N. I remember a time when the New Zealand lease was carrying sports and there was a strong analogue transponder on the opposite poll it was impossible to extract the wanted signal unless the feed was 1.09:1. Its certainly worth a try and better results should be obtained. This of course doesn't apply to Ku so far there are only a couple of circular poled signals.

Yes I am well thanks for asking.

 

Best Regards, Clive