Poslední aktualizace září  2020

      
 

   QRP provoz přes satelit  QO-100, transpondér NB
Úvod

Nedávno jsem zde popsal přijímamací mini setup pro provoz na satelitu QO-100.

Blohové schéma zařízení

Pro pásmo 2.4 GHz nemám žádný hezký setup, takže jsem transvertor doslova ubastlil z toho, co dům dal. Abych z toho něco měl, vyzkoušel jsem si několik směšovačů a jeden jsem si koupil hotový.
 

 
Co bylo třeba vyřešit

1. Všiml jsem si, že v dnešní době už se na satelitu QO-100 nenosí dolaďování přijímače na telegraficky dávané tečky naším vysílačem. Protože jsem použil jako oscilátor transvertoru levný čínský DDS generátor, nebyl jsem spokojen jednak s přesností nastaveného kmitočtu (dle použitých kusů se kmitočet lišil o 18 až 34 kHz, což mi vadilo) a se stabilitou kmitočtu. Krystalový TCXO normálně ujížděl. Takže jsem ho zavěsil na GPS DO, popis zde.

2. Bylo třeba dostat výkon k anténě. Mezi hamovnou a anténou mám asi 10 m koaxiálního kabelu H155. Ten má na 2.4 GHz slušný útlum kolem 5 až 6 dB. Takže jsem rychle zapomněl na přenos výkonu od vysílače z hamovny a použil zesilovač v boxu.

3. Aby byl PA dobře buzen, použil jsem jeden MMIC zesilovač přímo před vstupem PA, tj. za koaxem z hamovny.

4. Na tomto up konvertoru jsem vyzkoušel měření úrovní supervidláckým udělátkem s obvodem AD8317.

Poznámka: DDS generátorů jsem měl více. Jeden jsem předělal na synchronizaci GPS DO. Ze tří kusů jsem vybral jeden, který měl sice nejvyšší odchylku kmitočtu, musím nastavovat 2256.038 MHz, ale má největší stabilitu, jak krátkodobou, tak dlouhodobou. Výrobce asi nepoužívá stejné TCXO u všech přístrojů. Odchylka mi nevadí. S tímto generátorem lze pracovat v hamovně (venku jsem to nezkoušel)  na pásmu 2.4 GHz SSB, resp. 2256 MHz. Kmitočet nikam neujíždí.
 

Funkční vzorek

Funkční vzorek jsem zbastlil za jeden večer. Podle toho taky vypadá. Použil jsem kus kuprextitu, na kterém jsou připájené všechny moduly, s výjimkou oscilátorů. Ty jsou zvlášť. Neděste se nevábnou fotografií. Vždy, než vyrobím finální výrobek, experimentuji, měřím, nastavuji úrovně :
 

 
Vysílací antény


1. Maličká WiFi Yagi. Moc nefunguje, protože má tyto nedostatky:

- Napájecí kabel s tuhým dielektrikem. Většina pracně vyrobeného výkonu se přemění ve ztráty.
- Anténa je vyrobená nepřesně. Určitě nemá zisk 25 dBi. Své dělají i izolační krytky na koncích prvků.
- Anténa je lineárně polarizovaná. Satelit QO-100 používá kruhovou polarizaci.

Anténa vyžadovala PA o výkonu asi 40 W (mám pro EME experimenty), abych měl středně silný signál. Anténa je na fotografii dole (anténa vlevo).

2. Parabolická anténa pro WiFi, průměr 40 cm:

- Napájecí kabel je typu RG-213. Není pro 2.4 GHz ideální, ale je jen půl metru dlouhý.
- Lineární polarizace.
- Zisk daný ozařovačem Andrew a průměrem paraboly je cca 19 dBi. To odpovídá měřené realitě.

Anténa fungovala s výkonem 1 Watt. Signály byly slabé, ale spojení SSB se dala dělat. Své signály jsem slyšel spolehlivě nad šumem a S metr mého Kenwoodu TS-2000 poskakoval viditelně nad úroveň šumu.
Anténa je na fotografii dole - středová parabola. Mám tuto anténu docela rád. Funguje vždy stále stejně, i za silného deště. Velmi mě nahlodává pokušení, zda ji nemám považovat za standard pro NB komunikaci a úroveň signálů dohnat výkonem. PA by nemusel být nijak náročný (5 až 10 Wattů).
 

 

   
 
Shrnutí

1. Antény pro vysílání na pásmu 2.4 GHz nejsou zanedbatelných rozměrů. Krátké yagi potřebují poměrně vysoký výkon PA, což se nehodí do mé koncepce.
2. Rovněž se mi nehodí delší antény, například smyčkové nebo dlouhé helix antény. Ale určitě si nějakou pro porovnání časem vyrobím.
3. Malé paraboly (cca 40 cm) mě lákají, ale nejsou úplně vhodné, protože mají na 2.4 GHz malý zisk. Nicméně, malá parabola výše se osvědčila i při silném dešti. Jde o parabolu určenou pro WiFi, bez úprav. Anténa je robustně provedená, vybavená ozařovačem Andrew, má malé VSWR a takřka "bez práce" normálně funguje i s 1 Wattem.
4. Samostatné parabolické antény pro příjem a pro vysílání se mi do konceptu malé staničky taky tak trochu nehodí.
 

Takže mi zbývá vyzkoušet parabolickou anténu s tzv. "dual fed" pro pásma 2.4 a 10.5 GHz. Objednal jsem si stavebnici POTY z přesně vyrobených dílů na CNC. Je to pravděpodobně optimální řešení. Určitě však budu muset slevit z maličké paraboly (35 cm) a nainstalovat větší (80 cm). Ale to předbíhám. Ještě chci vyzkoušet dual fed s helix dílem pro 2.4 GHz. Helix dual fed jsem vyzkoušel. S výborným výsledkem. Použil jsem 5 závitů, trn byl z WC trubky průměr 40, Cu drát 6 mm2. První DX byla PY2RN na 1 Watt. Signál jsem měl slabý, ale dobře čitelný.

Bohužel, helix fed je třeba přizpůsobit na dobré VSWR. Šroubovice mají impedance odhadem asi 120 - 180 Ohmů. Ten svůj jsem přizpůsobil  vedením naletovaným na začátku zářiče. Bohužel, vloudila se chybička a při dešti se přizpůsobení rozladilo a byl jsem s 1 W slaboučký. A vyráběla se druhá verze helix fedu.
PY2RN QSL
 

 

Takže moje zjištění - přes QO-100 lze pracovat SSB s výkonem 1W a s malými parabolickými anténami. Signály jsou slaboučké, ale problémy s komunikací jsem neměl.
Dva tipy na QRP PA jsem popsal zde.

Poznámky:

1. 20. září 2020 jsem našel odvahu a zkusil spojení s OK1PHU (Pavel) a OM3WAN (Lojza). Obě stanice měly silné signály. Nebyl jsem si jistý, zda tak maličký výkon do malé paraboly je na popovídání. Nicméně, i toto se zadařilo, z pásma mě nevyhnali a "popovídání" se vydařilo. Tak jsem si na "cizí uši" ověřil, že mi modulace nedělá příliš velkou ostudu. Bohužel, i když poslouchám sám sebe, tak jednak mi to dělá problém při vysílání (když se poslouchám, neumím vyslovovat správně) a nejsem schopen poznat, zda je nebo není modulace dobrá.

2. Dlouho jsem neobsluhoval svůj Kenwood v režimu SAT. Nejsem zvyklý na rutinní obsluhu a tak občas někde zůstane zapomenutý RIT a potom mi nesedí kmitočty RX a TX. Nicméně, nikdy mi to neujelo tak, abych sebe neslyšel, i když mám hluboký nebo vysoký hlas.

3. Helix ozařovač je přeci jenom nad LNB (osy jsou rovnoběžné). Přestože vyzařovací svazek je na 2.4 GHz širší, není parabola zářičem nad ohniskem ozařována optimálně. Nemám možnost zjistit, o kolik dB se tak připravím. Ale určitě tak ztratím minimálně 3 dB. Tento odhad je informativní. Vycházím z toho, že signál vysílaný do lineárně polarizovaného ozařovače samostatné paraboly byl přibližně stejně silný.

4. Je důležité, aby reflektor helixu (mám ho z kuprextitu) byl kolmo na osu LNB. Takže jsem do kuprextitu vykroužil díru o něco menší, než má LNB na největším průměru, ale tak, aby do kuprextitu šel LNB prostrčit zadní částí s konektory. Potom kuprextit dosedne přesně na zadní část válce s ozařovačem. Tam jsem ho zafixoval tavnou pistolí tak, že LNB jsem měl natočen s ohledem na polarizační rovinu. Za kuprextitovým reflektorem mám rozřízlý kroužek tak, aby LNB byl v optimální vzdálenosti od objímky. Tato vzdálenost mi pro malou parabolu Maximum z Camping sady je asi 30 mm, měřeno od čela.

5. Helix je dobré před montáží do držáku vyzkoušet a nastavit. Já jsem použil směrovou odbočnici, generátor a měřič úrovně. Směrová odbočnice byla zapojená na měření odražené vlny. Malou kapacitou poblíž konektoru doladíme nejlepší VSWR. Současně trubkou a kleštěmi dotvarováváme šroubovici helixu tak, aby její osa byla rovnoběžná s osou LNB.

6. Můj helix není optimální. Hlavně má reflektor je 95 mm široký, což je vypočtené minimum. A v reflektoru je díra na LNB. Chtělo by to vyzkoušet alespoň rantl z kuprextitu. Ale není čas a nejsou lidi.

7. Při posledních úpravách funkčního vzorku jsem odstranil poslední stupeň MMIC zesilovače na výstupu up konvertoru. Důvod - přišel mi z Číny zesilovač (asi za 200 Kč), který je osazen obvodem RFMD, typ SZA2044Z. Jde o dvoustupňový zesilovač se ziskem cca 25 až téměř 30 dB a s výstupním výkonem 29.5 dBm (téměř 1 Watt). Modul (deska má hranu asi 50 mm) s chladičem mám v krabičce u antény. Právě s tímto modulem jsem realizoval většinu spojení na konci září 2020. Fotka modulu při měření zisku je na této stránce.

Další plány

1. Vyrobit si maličký PA (cca 5 - 6 Wattů), který bude kompaktní a umožní montáž na trubku LNB u ofsetové antény. K ozařovači bude jen krátký kabel. Nyní je můj kabel dlouhý asi 70 cm.

2. Výhledově vyzkoušet dual fed POTY. Už jsem si objednal sadu dílů.


Domnívám se, že QO-100 je dobrá věc a může motivovat zájemce k seznámení se s problematikou GHz pásem, s konstrukcí moderních přístrojů, jako jsou směšovače, přesné oscilátory, zesilovače. A taky si vyzkoušet, jaký útlum mají například koaxiální kabely s pevným a pěnovým dielektrikem.
 

 
   TU 73, Mira, ok1ufc