Wettersatellit: Antenne und Empfang für Anfänger

(Quelle Richard Schley)
NOAA Wetter Satelliten fliegen täglich mehrmals über unsere Köpfe hinweg und senden Ihre gesichteten Bilder aus dem All zu uns herab. Wir können diese Bildinformationen sichtbar machen. Der Empfang ist kostenfrei, bedarf nur einer empfangsgerechten Antenne, welche mittels verschiedener Wege am eigenen PC angeschlossen wird.
Da ich mitten in einem stark bevölkerten Bereich wohne und der Empfang mittels einfacher Antennen nicht gerade schöne Bilder hervorbrachte, entschied ich mich eine QFH Antenne selbst zu bauen.

Diese brachte mir nicht nur tolle Wetterbilder, sondern erweiterte den Empfangsbereich anderer interessanter Frequenzen enorm. Wie ich vorgegangen bin und was neben dem Wetterbild-Empfang noch genutzt werden kann, möchte ich euch hier schildern.
Der Kostenaufwand beläuft sich bei dieser Variante auf ca. 50 Euro zzgl. einer PC-Schnittstelle, hier: DVT-Stick (25-40 Euro).
Bauform Hintergrund: (einfache Theorie)
Die QFH Antenne hat durch Ihre Bauform einen großen Vorteil beim Satellitenempfang. Die Satelliten im All nutzen den selben Effekt, den auch ein Kinderspielzeug, der Kreisel nutzt. Durch ständiges rotieren stabilisiert sich der Satellit, um seine Position zur Erde halten zu können. Durch diese Rotation ändert sich leider fortwährend auch die Polarisierung des Funksignals. Man könnte nun seine Empfangs-Antenne in der selben Geschwindigkeit drehen, wie es der Satellit tut, oder aber die Bauform der Antenne so wählen, dass in jeder Position eine passende Polarisierung der Antenne zu dem Funksignal harmonisiert. Die sogenannte Quadrifilar Helicoidal Bauform bringt diesen Effekt, was die Qualität des Empfangssignals erheblich steigert.
Material und Werkzeuge:
Ich entscheid mich für eine ganz einfache Bauart, die mit wenig Aufwand schnell zum Ziel führt. Als Basis wird ein 40mm oder 50mm Abflussrohr mit 1m Länge genutzt. Dieses bekommt mittels Heißklebepistole auf dem ‚Kopf‘ eine Aufputz-Verteilerdose montiert. Zusätzlich werden noch 5m Kupferrohr benötigt, um die beiden Empfangs-Spiralen herzustellen. Als Befestigung kann am ‚Fuß‘ des Abflussrohres nun entweder mittels Klemmschellen, weiteren Abflusswinkeln oder eine Verschlusskappe ein Standfuß adaptiert werden. Außerdem wird je nach Montage Vorort eine Koaxial-Leitung (z.B. RG58) inkl. einem passendem Stecker benötigt.
Ein Amateurfunk-Kollege hat ein tolles Berechnungstool erstellt, mit dem man die Gesamtlänge der einzelnen Spiralen ermitteln und ablängen kann. Außerdem wird auch gleich eine Bohrschablone angefertigt, mit der das Anfertigen der Antenne sehr angenehm wird.
Der Link zu der Bauanleitung:
(Quelle: John Coppens ON6JC/LW3HAZ)
http://www.jcoppens.com/ant/qfh/calc.en.php

Das Kupferrohr kann mit der Hand oder Zuhilfenahme einer Zange gebogen werden und wird ebenfalls mittels Heißkleber im Kopf in den Verteilerdose fixiert. Schlußendlich müssen noch die zwei nebeneinanderliegenden Enden im Kopf miteinander verbunden werden. Dies kann mittels einer Kupferplatte, wie auf nebenstehendem Bild erfolgen, kann jedoch auch einfach mittels eines Lötkolbens und Zinn verbunden werden. Wie in obiger Abbildung ersichtlich, wird nun noch der Innenleiter der Koax-Leitung mit dem Kupferrohr B und D verbunden, der ‚Schirm‘ der Koax-Leitung mit A und C.
Um etwas Professionalität einzubringen: Bevor die Koax-Leitung aus der Verteilerdose am Kopf nach unten herausgeführt wird, empfiehlt es sich die Leitung nochmals mit 4 Windungen unterhalb der Verteilerdose um das Abflussrohr zu wickeln. Mit dieser Technik erstellt man etwas ähnliches wie eine Mantelwellensperre, damit die Antenne ihre Funktion uneingeschränkt bringen kann und auch ungebetene Strahlung über die Leitungs-Schirmung nicht Probleme an eurem PC oder Geräten in der nähe verursacht.
Verbindung mit dem PC:
Ich habe mich hier für einen DVBT-Stick entschieden. Komfortabler ist es jedoch schon einen ‚aufgebohrten‘ Empfangsstick der Firma NOOELEC zu nutzen. Diesen gibt es bei Amazon schon im Set mit einigen Antennen (die hierfür nicht benötigt werden) für ca. 40 Euro.

Der Stick kann am Mac wie auch mit Windows benutzt werden. Es genügt der ’schwarze‘ Stick, dieser hat den richtigen Empfangschip an Board um den Amateurfunkbereich abzudecken. Nachdem der Stick am PC erfolgreich erkannt wurde, kann nun mittels einer frei erhältlichen SDR-Software das Empfangene Signal für das ebenfalls frei erhältliche ÜbersetzerProgramm WXtoIMG bereitgestellt werden.
Wie die Einrichtung des NOOELEC/DVB-Sticks funktioniert und wie man das Signal weiterverarbeitet, dass es das Programm WXtoIMG nutzen kann wird in einem weiterem Thema hier erklärt.
Fazit:
Die Maße der Antenn, gerade die von den ‚Kreuzstreben‘ stimmen bis auf 5mm in der Breite nicht mit den Vorgaben der Bauanleitung überein. Dies ist aber auch nicht weiter schlimm. Die Antenne funktioniert trotzdem tadellos, lasst euch da nicht zur Verzweiflung treiben! Es soll eine Bastelarbeit mit viel Spaß im Vordergrund bleiben.
Ich habe mal das Stehwellenverhältnis mit einem VNA Analyser gemessen.

Die Antenne hat hervorragende Eigenschaften. Ich Empfange regelmäßig in der Wartezeit, bis der Satellit auftaucht noch unsere umliegenden Relais-Stationen damit. Natürlich könnt Ihr auch FM-Radio empfangen, oder einfach mal im Frequenzband des SDR’s herumsuchen, was da noch so alles passiert.
Edit Dezember 2020: Für Perfektionisten, der Knick der sich genau bei der Satelitenfrequenz aufhält liegt an den etwas zu langen Kreuzstreben im unteren Reflektionsbereich der Antenne. Diese nachträglich etwas zu kürzen ist mir jedoch zu aufwendig, würde jedoch zum Ziel haben, den ‚Knick‘ zu mildern.
Viel Spaß beim Empfang von den NOAA Satellit-Wetterbildern und weiteren tollen Funktionsmöglichkeiten des Empfangs-Sticks!
MfG
Sebastian