Poslední aktualizace září  2020

      
 

   Příjem satelitu QO-100, transpondér NB
Úvod

Před několika dny jsem komunikoval s Matějem, OK1TEH a jedno z témat bylo, jakým způsobem přilákat na vyšší kmitočty (UHF a výše) nové radioamatéry. Původně jsem neměl v úmyslu psát články o amatérské satelitní komunikaci z několika důvodů. Jednak jsem byl na satelitech aktivní před 40 léty a užíval jsem si AO-13 kdysi před 30 léty. Druhý důvod spočívá ve skutečnosti, že provoz přes satelit QO-100 představuje jeden z nejméně náročných druhů radioamatérské činnosti. A bylo k tomuto tématu napsáno neskutečné množství článků. Jsem si vědom toho, že přicházím s křížkem po funuse. Proto stručně shrnu jen to nejdůležitější a pár skutečností, které by mohly váhajícím zájemcům pomoci.

O vysílací části (popis a blokové schéma TX transvertoru)  jsem napsal tuto stránku. Celý setup v provedení na koci listopadu 2020 jsem popsal zde.
 

Jak začít?

O provozu bychom si měli něco přečíst. Téměř ucelené informace jsou např. zde: https://amsat-dl.org/p4-a-nb-transponder-bandplan-and-operating-guidelines/

V uvedených stránkách najdeme nejdůležitější informace:
1. kmitočtový plán
2. mapu pokrytí
3. upozornění, abychom nevysílali výkonem takovým, který vyrobí sílu našeho signálu vyšší, než sílu majáku.

Na obrázku dole jsem si dovolil zveřejnit z výše uvedeného webu kmitočtový plán NB transponderu.
 

 
Přijímací soustava

Pro příjem potřebujeme:

1. Malou parabolickou anténu.
2. Upravený televizní satelitní konvertor (LNB).
3. Průměrný CW/SSB přijímač pro pásmo VHF, UHF nebo SHF. V mém příkladu jsem použil Kenwood TS-2000 a taky RTL.SDR rádio s programem SDR Sharp.
 
Anténa

Trvale mám k příjmu QO-100 nainstalovanou malou parabolickou anténu o rozměrech asi 39 x 35 cm. Zkoušel jsem i anténu větších rozměrů, ale nebyla pro komunikaci QO-100 žádným přínosem. Pouze vyžadovala přesnější směrování. Použitou anténu jsem po jejím pořízení řádně zkoušel, abych zjistil, jaké má vlastnosti a jak se chová. Tyto technické pokusy jsem dříve popsal tady: http://ok1ufc.nagano.cz/Small_EME/parab_nast/nastaveni.htm 
 

Anténní napáječ

Od LNB jsem použil normální TV šňůru s F konektory. A to až k napájecímu obvodu antény. Od napájecího obvodu mám kabel H155 s SMA konektorem na konci u napájení a s N konektorem u TCVRu.

Obrázek už jsem použil na jiné stránce. Kabel vlevo je tenký koaxiál, který přivádí ze spínaného zdroje +13.5 V na napájení LNB. Zdroj je společný pro napájení PA 2.4 GHz pro uplink. Uprostřed je F konektor s účastnickou TV šňůrou, která vede k LNB. Vpravo je SMA konektor. Na fotce je atenuátor. Ten v RX sestavě nepotřebuji. Nahradil ho delší koaxiál. Stejnosměrné oddělení signálů dělá kondenzátor mezi konektory. VF oddělení od ss zdroje zajišťuje tlumivka - viz fotografie.

Prvotní nastavení antény

Pečlivá práce a prvotní nastavení antény není sice tak vynucenou podmínkou, jako v případě EME, ale vyplatí se nám. Postupoval jsem takto (postup jsem si zopakoval před napsáním tohoto článku):

1. Nastavení azimutu. Satelit QO-100 (ES´HAIL 2) je geostacionární satelit. Známe jeho pozici nad rovníkem. Stejně tak známe jeho keplerovská data. Já měl v úmyslu najít azimut satelitu za jasné včerejší noci, a to tak, že bych si zaměřil měsíc v době, kdy prochází stejným azimutem, jako družice ES´HAIL 2. No, předsevzetí jsou krásná, jenže jsem v té době spal jako dřevo a tak jsem si musel počkat na dobu po poledni, kdy tudy procházelo slunce. Svítilo mi do očí, nastavení není tak přesné, ale je to jedno. Jak jsem to dělal, viz obrázek vpravo. Platí pro určení azimutu průchodem měsíce, QTH je Praha a azimut je označen žlutou šipkou. SW je Nova for Windows.

2. Nastavení elevace. Výpočtem nám vyjde, že výška nad obzorem družice QO-100 je 31.6°. Tento údaj není z obrázků vidět. Elevaci na své anténě neumím přímo měřit. Anténa je offsetová. Ale, když jsem si ověřoval její vlastnosti, zjistil jsem si, co mi ukazuje u rúzných TV satelitů sklonoměr, který dávám na plech Fe paraboly zezadu). A přepočítal jsem si, co musí ukazovat sklonoměr pro družici QO-100. Viz obrázek vpravo dole.

Pokud jsme pracovali pečlivě, máme zapojené všechny přístroje, spolehlivě s touto anténou po prvotním nastavení uslyšíme majáky satelitu QO-100 a provoz na pásmu.

Pokud vidíme na S-metr rádia, můžeme jemně doseřídit azimut, elevaci a polarizační rovinu LNB.

Aby nám to takto jednoduše a hezky fungovalo, dodržíme několik dalších zásad.
 

Úprava LNB

Úpravu LNB jsem popsal tady: http://ok1ufc.nagano.cz/Small_EME/LNB_modification/LNB_modification.htm,

také tady: http://ok1ufc.nagano.cz/Small_EME/LNB_mereni/LNB_mereni.htm a upravený konvertor jsem si vyzkoušel s externím zdrojem signálu při příjmu satelitní TV, tak jak jsem popsal. Kmitočet externího zdroje byl pro TV zkoušku nastaven přesně na 25.000 000 MHz.

Oscilátor LNB pracuje s kmitočtem oscilátoru, který je 390 násobkem referenčního kmitočtu. Toto číslo nejsme schopni jednoduše změnit. Pro příjem satelitu QO-100 potřebujeme do LNB přivést správný kmitočet. Ten si vypočteme z kmitočtového plánu. Já jsem nastavoval takto:

1. Uplink, tj. do družice vysílám od 2400 MHz do 2400,5 MHz
2. Downlink, tj. převaděč poslouchám od 10 489.500 MHz do 10 490.000 MHz
3. kmitočet mého TCVRu uvažuji od 432.5 do 433 MHz

Počítáme mf pro maják na 10.489 500 GHz a podělíme to číslem 390,
tedy: (10 489. 500 - 432.5)/390 = 25.787179

Kmitočet 25.787179 nastavíme programem na generátoru GPS-DO (použil jsem tento: http://ok1ufc.nagano.cz/Small_EME/GPS_DO/gps_do.htm, přístroj velikosti škatulky od sirek je dostatečně znám jako generátor Leo Bodnár). Úroveň jsem nastavil na generátoru nejmenší a přivedl jsem oscilátorovou injekci asi 2 metrovým jumperem do LNB.

Rádio

Jak jsem uvedl, mám zrovna na stole Kenwood TS-2000. Pro informaci uvádím pohled na S-metr a kmitočet při příjmu majáku. Jak jsem psal, pečlivost se vyplatila. Maják jsem nikde nehledal a burácel mi v tomto zapojení a s parabolou 35 cm asi S8 - fotka vpravo.

Mimo maják ukazuje S-metr to, co vidíte na obrázku vlevo dole. Tedy s vypnutým předzesilovačem TCVRu mi šumí pozadí asi S3, někdy S2.

Silné stanice slyším S9 i nepatrně přes S9. To není správně, na družici zasahuje regulace zisku LEILA a omezuje výkon takové stanice. Platí, že bychom měli mít slušný přijímač a neměli bychom do satelitu vysílat vysokými výkony, zejména takovými, aby náš signál byl silnější, než signál majáku.

Osobně reguluji výkon tak, aby moje signály SSB měly sílu cca S7 na této sadě přístrojů. Nemám komunikační potíže. Slyším a čtu stanice, které mají signál S4 (v pohodě, taky už neslyším, jako za mlada), i slabší.

Pro ilustraci, obrázek vpravo dole - nekomentuji, signál je S9 + a stanice uváděla, že používá parabolu o průměru 150 cm. Možná ji neumí nasměrovat nebo se chyba vloudila někam jinam.

 
SDR rádio

Doma mám pouze RTL.SDR rádio. Příjem QO-100 jsem s tím samozřejmě vyzkoušel. Na Win 10 mám nainstalovaný SDR Sharp, což je vidět z fotografie. Vlastnosti přijímače v našem případě určuje anténa a šumové číslo upraveného LNB. Proto klíčenka RTL.SDR hrála krásně. Musel jsem samozřejmě nakalibrovat oscilátor klíčenky. To znamenalo v mém případě naklikat korekci kmitočtu asi +50 ppm. Všimněte si, že zobáček majáku na 432.500 je tam, kde má být. Je vidět i spektrum tzv. Middle Beacon na 432.750 MHz. Vše mezi tím je probíhající komunikace, z velké míry SSB. Signály jsou snadno dekódovatelné a čisté. Stanice byly ukázněné, policistka LEILA nepískala, ze spektra vidíme, že jsou pod úrovní majáku na 432.500 MHz.

Poznámky:

1. RTL.SDR vypadá jako levné a jednoduché řešení, nicméně, nemyslím si to. Párkrát mě instalace ovladačů postupem v dalším bodě (2) vypekla.
2. K mému hobby fakt nepatří bádat myšlenkové pochody autorů. Někdy to však u společenských věd, mezi které patří psaní SW je nevyhnutelné. Proto pro instalaci a oživení programu SDR Sharp s RTL.SDR klíčenkou používám ve Windows tento postup:
http://ok1ufc.nagano.cz/Desktopy/RTL_SDR/RTL_SDR.htm 
3. Nevím, do jaké míry je postup instalace ovladačů bezpečný. Sice jsem nainstaloval, jak sami vidíte, RTL.SDR mi funguje, ale ruku do ohně za ovladače ke klíčence RTL.SDR nedávám. Ne vždy mi přálo štěstí, jednou mi to pošahalo ovladače od myši a jednou se mi přihodilo, že nesprávně fungovala celá řada USB věcí. To, že jsem si rozvrtal řízení TCVRu, který mám na stole, to byla banalita, ale uvedení notebooku do použitelného stavu bylo "na dýl". Proto se neskrývám s názorem, že RTL.SDR ve Win 10 nevidím rád. Ale možná jsem někde udělal chybu nebo něco nepochopil správně.
 

 
Foto přijímací antény pro 10.49 GHz
(vysílací anténa pro 2.4 GHz není na fotografiích vidět)
 

 

   

 
 
Závěry

1. Satelit QO-100 (ES´HAIL 2) je vynikající příležitost, jak začít s pracovat na UHF a SHF kmitočtech a udělat si přitom DX spojení od Antarktidy na jihu po Skandinávii na severu, od Brazílie na západě až po Indii na východě.
2. Neexistuje provoz na SHF, který by vyžadoval méně náročné zařízení. Televizní LNB je laciný (seženete i za stokorunu), jeho úprava je jednoduchá a popsalo ji více autorů.
3. Pro provoz stačí v ČR opravdu malá parabolická anténa. Moje má opravdu jen 35 x 39 cm a mám ji přidělanou na trubce průměru 32 mm na terase balkónu. Ve výhledu mi nic nebrání, těsně v souběhu s vyzařovacím svazkem antény jde sedlová střecha s taškami Bramac.
4. Maličká anténa mi fungovala v pohodě i v dešti, při bouři, ve větru.
5. Když jsem se odhodlal napsat tento článeček a popsat svůj maličký "Oscar setup", zrealizoval jsem v době psaní desítky SSB spojení. Přijímací část poslouchá poměrně slušně. Výkony mého zařízení jsem si omezil na 1W, což považuji za přiměřené QRP. Většinu spojení jsem v této době dělal s QRP PA č. 2 - viz popis zde.
6. Několik spojení jsem dělal v době, kdy sluníčko prochází stejným azimutem, jako družice QO-100. I s maličkou anténou lze pozorovat zvýšení šumu přijímače. Samozřejmě se snižuje i odstup S/N u slabých QRP signálů. Ale spojení šla realizovat, sluníčko ještě nebylo tak nízko, jako bude v zimních měsících.
7. Začínajícím hamům bych doporučil o něco větší anténu (60 - 80 cm), se kterou se dá projít dveřmi.

Osobně se domnívám, že by bylo škoda nevyužít jedinečné příležitosti, kterou máme a komfortní komunikaci přes geostacionární satelit si nevyzkoušet.

Poznámka:

Na QO-100 poslouchám velmi často. Téměř kdykoliv tam najdeme několik komunikujících stanic SSB i CW. Nicméně, osobně už vysílám na pásmech velice sporadicky.

 
   TU 73, Mira, ok1ufc