seit ca. 1,5 Jahren verfügt der Amateurfunk (dank Quatar und der Amsat DL) über einen geostationären Satelliten. Bislang hat mich das Thema nicht sonderlich interessiert. Zwei Umstände änderten das plötzlich. Zum einen nervten mich Aussetzer des ASTRA-TV-Empfangs bei starkem Wind, weil ein Baum den Strahlengang beeinträchtigt. Die Corona-Krise mit ihren Auswirkungen brachten dann noch Überlegungen zur Sicherheit der Kommunikation ins Spiel. IS0GRB betreibt auf 10489,635 MHz USB eine Bodenstation mit Winlink-Gateway zum Internet (VARA Verfahren, getestet am 30.06.2020).
Eines war klar, es muss die Antenne oder der Baum weichen. Nachdem die Entscheidung zugunsten des Baumes entschieden und eine neue Antenne an anderer Stelle errichtet war, kam vor dem Abriss der alten Antenne die entscheidende Idee:
Es sollte vor dem Abriss die Antenne mit einer Rohrzange unter Dach auf die Position 26 Grad Ost verdreht und Empfangsversuche angestellt werden. Der 90 cm Parabol stammt aus dem Jahr 1985 und war ursprünglich auf die Position 13 Grad Ost und Eutelsat-1-F1 ausgerichtet gewesen. Die Elevation sollte erst einmal nicht geändert werden.
Für die LNB-Einspeisung reichen 12 Volt, denn es wird die vertikale Polarisationsebene verwendet. Das Koaxkabel wurde dann einem SSB-Empfänger zugeführt (740 MHz, USB) und siehe da: Die SSB Stationen waren mit knapp 30dB Geräuschabstand hörbar. Einzig die Frequenzdrift des 25 MHz-Quarzes im LNB ist sehr störend. Nun ist von einem Abriss nicht mehr die Rede, und es wird ein modifiziertes LNB mit stabilerem TCXO eingebaut werden. Vorsorglich bekommt die Antenne auch gleich eine 2,4 GHz-Patchantenne für den 2,4 GHz Uplink verpasst.
Die beiden Träger an den Frequenzbreichsenden stammen von der Sternwarte Bochum DK0SB in Morse F1A: "HI DE QO100 QRA DK0SB". Sie markieren den zulässigen Frequenzbereich. In weiteren Versuchen sind Experimente mit RTL-Stick und/oder Adalm-Pluto-SDR (335-3800MHz) sinnvoll.
Der gezeigte LNB ist ein "Red Eagle Black Buster Single LNB" mit Rundhohlleiter und aufgesetzter Plastiklinse, der die Integration der Uplink-Patchantenne erlaubt. Zur Verbesserung der Frequenzstabilität wurde der 25 MHz Quarz zur Erzeugung der Misch- frequenz 9750 MHz durch einen TXCO der Firma TXC CORPORATION Typ 7P-25.000MBP-T mit einer Frequenzstabilität von +/- 280 ppb im Temperaturbereich von - 40 bis + 85°C ersetzt. Der TXCO ist genauso teuer wie der LNB, man erreicht aber eine absolut ausreichende SSB-Stabilität für den Nachsetzer auf 740 MHz (im einfachsten Fall ein RTL Stick der Version 3). Die restliche Drift kann die Console von G4ELI durch Synchronisation mit der PSK-Satellitenbake ausgleichen.
Hier die Fernbedienung der Anlage mittels Console von G4ELI:
Nachtrag 2:
Erster Sendertest am 22.05.2020 mit 100mW, der im Downlink ein SNR von 9dB erreichte:
Die Antenne dürften aber nur 20mW erreicht haben, wegen der Kabel-, Stecker- und- BP-Filterdämpfung.
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das Juni Heft 06/2020 der cq-DL stellt auf Seite 8 das SDR-Lernsystem Adalm-Pluto von Analog Devices ausführlich vor und geht auch auf die beiden Entwicklungsfehler ein. Ohne diese beiden Fehler zu beseitigen, wird man nicht glücklich damit:
1. Alle Ein- und Ausgangsbuchsen auf möglichst kurzen Weg auf Masse legen 2. Austausch des frequenzinstabilen TCXO gegen eine bessere Type (in meinem Foto beschrieben)
Wenn wie in meinem Falle zum Kühlen der ICs ein Lüfter eingesetzt wird, sollte der neue Oszillator auf einer kleinen Hilfsplatine lose herunterhängend auf der Platinenunterseite platziert werden. Glücklicherweise befindet sich eine Bohrung bereits auf der Platine.
sehr gute Darstellung deiner Uplink-Station. Man braucht in der Tat nur wenig Leistung um im Schmalbandmode auf dem Satelliten hörbar zu werden. Ich habe hier eine kleine Camping-Antenne und auch sonst alles für einen Uplink da. Lediglich die Schiffsbewegung könnte ein Problem werden, allerdings ist sie zeitweise bei einem knapp 152m langen Schiffskörper gar nicht wahrzunehmen. Ich würde das die Tage mal ausprobieren und vielleicht können wir mal ein QSO via QO-100 führen? CW, SSB oder irgendein Digimode wären kein Problem.
@Rainer: Du warst doch auch ein "GHz-ler" und im Satellitenfunk aktiv? Vielleicht könnten wir mal eine kleine Forenrunde auf dem Satelliten veranstalten? Der Corona-Sicherheitsabstand bleibt so ja gewahrt!
in SSB habe ich schon ein QSO mit 100mW Leistung gemacht, allerdings bei sehr schlechter Lesbarkeit. Für CW oder einen Datenmode ist diese Leistung aber völlig ausreichend. Ich muss noch mindestens eine Woche warten, ehe ich Zugriff auf eine 3W Lötstation mit Mikroskop und LED-Display habe, um endlich diesen Oszillator zu wechseln. Ansonsten ist man andauernd mit der XIT-Frequenzkorrektur beschäftigt. Ich warte ausserdem noch auf DC-DC Wandler aus China.
Noch einmal zur Leistung: Es wird empfohlen, 2W der Senderantenne zuzuführen. Schon bei nur wenigen Metern Koaxkabel muss man aber davon ausgehen, dass mindestens die Hälfte der Leistung auf dem Kabel verloren geht. Diese Leistung aus der CDMA-Endstufe zu beziehen ist zwar kein Problem, aber der Umbau braucht auch noch seine Zeit. Wahrscheinlich werde ich einen zweiten Adalm-Pluto an der Dummyload über ein 50dB Dämpfungsglied als Spektrumanalysator anschliessen, denn mein hp geht nicht über 2GHz hinaus.
Das Ganze dauert noch seine Zeit, den Fortgang kann ich hier beizeiten berichten.
Gruss Walter
Nachtrag: Ruhestrom der Endstufe = 1,8 A an 28 V, Vortreiber = 78 mA - stabil auch nach 1h. Die Endstufe befindet sich im "Doherty"-Modus, ansonsten wäre die Ruhe-Verlustleistung 80 statt 40W. (das zum Thema ökologischer Mobilfunk - und das oft nur für Katzen-Videos!)
Nachtrag 2: Mit einem Watt liegt der Träger 16dB über dem Transponderrauschen und in SSB 8dB = Q4
aus einem Empfangsversuch ist inzwischen mit relativ wenig Aufwand ein duplexfähiger Sende-Empfänger geworden.
Kernstück ist der "Adalm-Pluto" von Analog Devices, der zunächst an einem PC an einer USB-Schnittstelle angeschlossen wird. In der Datei config.txt, in der die Umgebungsvariablen des Linux-Systems stehen, muss für eine direkte IP-Verbindung (über eine sog. ICY-Box) die Variable ipaddr_eth einer festen IP Adresse zugewiesen werden:
Nach dem Abspeichern muss der Adalm-Pluto diese Datei in sein System übernehmen. Das geschieht über die Windows-Funktion "Laufwerk auswerfen" (rechte Maustaste).
Mit einem Telnet-Programm muss man sich in den Pluto über die serielle Schnittstelle (38400 Bd) mit "root/analog" einloggen und folgende Variablen ändern. Zum einen wird der zweite CPU-Kern aktiviert und zum anderen der Frequenzbereich auf 70 bis 6000 MHz erweitert:
Den Umgang mit der SDR-Console von G4ELI muss man sich erarbeiten und würde den Umfang dieses Beitrags sprengen. Die Drift des LNB-Oszillators wird durch Empfang und Auswertung der PSK-Bake des Satelliten kompensiert.
Am Ausgang des Adalm-Pluto steht ein Milliwatt Pegel an, der auf 2 bis 8 Watt verstärkt werden muss. Ich habe hierzu den CN0417 von Analog Devices genommen, gefolgt von einem ausrangierten CDMA-Mobilfunkverstärker. Es geht aber auch ein WLAN-Verstärker. Zu meiner Überraschung musste der Verstärker nicht verändert werden. Kennzeichnend für den Frequenzbereich um 2400 MHz ist der miserble Wirkungsgrad. Die Verwendung eines 28V Schaltnetzteils ist ratsam. In meinem Fall kann es 10A Strom abgeben, von dem aber nur die Hälfte benötigt wird. Aus den 140 Watt Input entstehen circa 20 Watt HF, von denen 8 Watt die Antenne erreichen.
Auf die MMBX and AFI Buchsen habe ich zugefeilte SMA Buchsen aufgesetzt und verlötet. Für diese Steckernorm gibt es keine chinesischen Exemplare, und ich hatte keine Lust ein paar Hundert Euro auszugeben. Auf das Abenteuer des Auslötens habe ich mich nicht eingelassen, obwohl das eigentliche Demontieren der Platine einfach ist.
Bezogen über SP2JYR Bisonelectronics
Die Bodenkontrollstation der Sternwarte Bochum hat eine Leistungsbegrenzung zum Schutz des Transponders eingeführt, die "LEILA" heisst. Sobald man einen Höchstpegel erreicht, wird die eigene Aussendung mit einem umgetasteten Trägersignal belegt. In meiner Unkenntnis habe ich Leila bereits zweimal aktiviert, und das trotz der fast um 11dB geringeren Verstärkung durch den Pegelabfall im Frequenzgang bei 2400 MHz. Damit bleibt der Verstärker erst einmal unverändert. Bei einer Entnahme des CN0417 Treibers (20dB) wäre nach Korrektur des Frequenzgang eine Vollaussteuerung bei schlechtem Wetter nicht gewährleistet.
Zum Silberthaltreffen der QRP-AG im vorigen Jahr hatte Einer seine mobile Station mit und hat sie vorgeführt. Wenn ich mich recht erinnere sendete er mit 4 Watt und meinte, da reiche auch noch weitaus weniger.
Es ist für mich erstaunlich, wie man auf diesen Frequenzen bastelmäßig sowas hinbekommt - klar auch er verwendet fertige Komponenten.
Viele Grüße Bernd
Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. (Albert Einstein)
massgeblich ist die Leistung am Antennenfusspunkt sprich am Feed oder Helix und der Antennengewinn. Mit 100 bis 200mW Leistung und 22dB Gewinn kann man ein Gespräch bei mässigem Geräuschabstand (12dB) in SSB führen. Komfortabler ist natürlich die 10 bis 50-fache Leistung dessen. Ein höherer Faktor macht keinen Sinn, es ist nur eine Dynamik von ca. 25dB nutzbar.
Die Freiraumdämpfung im Uplink ist übrigens rechnerisch 191 dB und im Downlink 204 dB. Dafür ist der realisierbare Antennengewinn im Uplink knapp 20dB kleiner.
Die Endstufen sind in der Tat meistens gekauft, man kann aber auch die Endstufe von PA3AXA mit dem MW71C2725 selbst bauen. Dieses 20W-LDMOS-Endstufenmodul ist in China für wenige Euros erhältlich.
das ist mir schon klar. Gut bei ihm war die Entfernung von der Endstufe bis zur Antenne, schätze mal maximal 1m. Da sind natürlich die Verluste nicht so groß. Bisher dachte ich halt nur, daß die Sende-HF nur per Hohlleiter übertragen werden kann. Nun gut es geht auch per Koax, aber wohl mit wesentlich höheren Verlusten. 20W zu 8W ist ganz schön schlechter Wirkungsgrad. Wäre da eine Antennennahe Endstufe nich von Vorteil ?
Viele Grüße Bernd
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die ganze Anordnung steht nur 1,5m vom Standrohr der Antenne entfernt. Trotzdem ist man schnell bei 5 bis 6 Metern Kabellänge angekommen. Die zirkulare Patchantenne kann eigentlich auch nur sinnvoll eine SMA-Buchse tragen, sodass noch einige Adapter und 3mm-Teflonkabel im Spiel sind. Die Hauptlänge habe ich hier mit Aircell7 realisiert, was auch nicht perfekt ist. Ideal wäre natürlich ein Horn, das sich auf Hohlleitermass verjüngt (braucht dann auch wieder mehr Leistung wegen des geringeren Gewinns) . In der DSR Zeit mit dem TV-SAT hatte ich so etwas mit Erfolg eingesetzt - den LNB konnte ich so unter dem Dach betreiben. Als Hohlleiter diente ein zölliges Kupferrohr aus dem Installationshandel, und die Flansche habe ich aus 5mm Alublech selbst hergestellt. Für 2,4 GHz allerdings würden die Hohlleiterdurchmesser doch schon sehr unhandlich werden. Früher wurde dieser Frequenzbereich durchaus auch für den Richtfunk verwendet, und die Antennen waren dann sinnvollerweise Muschel- oder Cassegrain-Antennen.
Heutzutage hat man diese Technik sogar auf 38 GHz (als Mobilfunkzubringer mit planbaren Ausfällen bei Starkregen) im Griff, oder glaubt es im Griff zu haben, und baut die Geräte einfach in die Antenne mit ein. Aber ich erzähle da sicherlich nichts Neues.
Hier die Abmessungen des 2,4 GHz Patches:
Übrigens braucht der Adalm-Pluto (auch mit dem besseren 40 MHz TCXO) stabile Raumtemperatur. Betreibt man das Ganze draussen oder im Dachboden, dann ist ein GPS gestütztes Frequenznormal für 40 MHz notwendig.
die gleich Sendeantenne hatte er auch - Kontaktierung weiß ich nicht. Aber warum nicht gleich das Koax direkt an Reflektor und Strahler anlöten. Dann müßte es ja auch kein so Dünnes sein.
Was ich auch noch nicht verstanden habe, daß durch Abschneiden der Strahlerecken die Antenne zirkular wird.
Viele Grüße Bernd
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