Projekt QO100

Es’hail-2 wurde von der Mitsubishi Electric Corporation (MELCO) in Japan gefertigt. Der Satellit entstand in einer Kooperation der Es'hailSat Qatar Satellite Company, der katarischen Amateurfunkvereinigung Qatar Amateur Radio Society (QARS) und der deutschen Amateurfunksatelliten-Vereinigung Radio Amateur Satellite Corporation-Deutschland e.V. (AMSAT-DL e.V.)

Er ist der erste Amateurfunksatellit in einem geostationären Orbit.

AMSAT P4-A besitzt zwei Transponder, einen Schmal- (500 kHz) und einen Weitbandtransponder (8 MHz) im S- und X-Band bzw. 13-cm- und 3-cm-Band für den Amateurfunkdienst über Satelliten. Für die Transponder werden die Betriebsarten SSB und Digitales Amateurfunk-Fernsehen (DATV) in DVB-S2 vorgeschlagen. Aufgrund der Nutzung von nicht-invertierten Bent-pipe-Transpondern stellt die einzige Limitierung bei der Auswahl der Betriebsarten für den Betrieb über die Transponder lediglich deren Bandbreite dar.

Der Schmalbandtransponder ermöglicht beispielsweise die simultane Nutzung durch 50 SSB-Nutzer oder 7680 PSK31-Nutzer. Auf dem Weitbandtransponder sind z. B. simultan entweder zwei DVB-S2-Nutzer in HDTV oder mehrere in SDTV-Qualität möglich.

Es ist eine alternierende Pseudobake in DVB-S2 und DVB-S über den dedizierten AMSAT-Uplink vom Es’hailSat Satellite Control Center (SCC) in Katar geplant.

Up- und Downlink

Links

Erste Empfangsversuche über den WEB SDR mit KG-STV

Informationen der AMSAT DL

Informationen zum ADALM Pluto

Senden und Empfangen mit dem ADALM Pluto

Ausrichtung der SAT Schüssel, Standort des QO100

Bandplan

Bildquelle: https://amsat-dl.org/p4-a-nb-transponder-bandplan-and-operating-guidelines/

Regeln für FA auf dem Satellit

Amateurfunk ist ein selbstregulierender Funkdienst. Beachten Sie daher einige Regeln, wenn Sie innerhalb des Amateursatellitendienstes arbeiten, d. H. über einen Satellitentransponder:

  • Halten Sie Ihr Signal nicht stärker als das Beacon, sondern unter dem Beacon-Pegel. Kein FM-Modus oder eine andere Modulation, auf dem NB-Transponder ist eine Bandbreite von 2700 Hz max. zulässig.
  • Keine digitalen FM-Modi wie C4FM, DSTAR und andere, gleiche Regel wie oben!
  • Keine Übertragung unterhalb des Lower Beacon (CW): Der Amateur Satellites Service arbeitet ausschließlich sekundär im Band 2400-2450 MHz. Sie sind für Ihre eigenen Übertragungen verantwortlich!
  • Keine Übertragung über dem Upper Beacon (experimentelles Beacon, derzeit CW).
  • Bitte halten Sie das „Schutzband“ um die CW- und PSK-Beacons frei von Übertragungen und stören Sie es nicht.
  • Der NB-Transponder ist ein "bent pipe" Transponder und nicht invertierend.
  • Die Uplink-Polarisation ist RHCP (rechte Zirkularpolarisation).
  • Die Downlink-Polarisation für den NB-Transponder ist V (vertikale lineare Polarisation).
  • Übermäßige Signale können LEILA-Warnungen auslösen, um Sie daran zu erinnern, die Uplink-Leistung zu reduzieren.
  • Der Vollduplex-Betrieb ist obligatorisch (Sie müssen in der Lage sein, Ihren eigenen Downlink während der Übertragung zu überwachen!)
  • Das Middle Beacon ist in 400 Bit/s BPSK moduliert (ähnlich wie die P3-Satelliten).
  • Die Beacons werden von der Bodenstation mit GPS-gesperrter Referenz generiert und enthalten zusätzliche Betriebs- oder Wartungsinformationen.
  • Remote-Betrieb über das Internet (Gateway-Verkehr) ist unerwünscht und nur während der Katastrophenkommunikation zulässig.

Textquelle: https://amsat-dl.org/p4-a-nb-transponder-bandplan-and-operating-guidelines/

Projekt QO100

Standort der Satellitenantenne

Die gesamte Anlage soll mobil realisiert werden. Dazu werde ich versuchen die Schüssel temporär auf meinem Balkon aufzustellen. Die geografische Richtung ist dazu nicht optimal, vielleicht funktioniert es aber doch gerade so vom Balkon (roter Punkt) aus. Leider war diese Annahme falsch, vom Balkon aus geht es nicht!

Konfiguration

Die folgende Konfiguration habe ich vorgesehen.

Der Pluto steuert über den Ausgang (0 dBm) einen 2.4 GHz LNA mit eingebautem BPF an. Verstärkt wird, je nach LNA, auf ungefähr 15 - 20 dBm. Damit wird eine Endstufe (PA) angesteuert. Welche es genau wird, steht noch nicht fest.

Der Empfangsweg besteht aus einem modifizierten LNB an einer 80 cm SAT Schüssel. Zur Spannungsversorgung des LNB wird eine Einspeiseweiche (BIAS T) vorgeschaltet. 14 Volt Betriebsspannung sorgen für vertikale Polarisation des LNB.

AMSAT-DL Symposium 9-NOV-2019 - Matthias, DD1US QO-100

Lieferanten von benötigtem Material (Europa)

Materialliste

Einige Händler bietern das benötigte Material an, nicht alle können aber sofort liefern. Da kann es schon mal vorkommen, dass man auf einen etwas teureren Anbieter zurückgreifen muss wenn man vorwärts kommen will.

 
Komponente Anmerkung ca. Preis
modifizierter ADALM Pluto
(DJ4ZZ)		 Die Modifikation besteht darin, dass der vorhandene Oszillator gegen einen temperaturkompensierten Oszillator ausgetauscht wird. Wer sich das selbst nicht zutraut, fertig kaufen! Rechts der verbaute TXCO.


Beim Pluto dabei sind zwei kleine Antennen, ein Pigtail, USB Kabel und ein USB Adapter.		 ~ 180.- - 220.- €
LNA CN417 Bei dem Modell CN417 handelt es sich um einen LNA (Low Noice Amplifier) der gleich einen Bandpassfilter (BPF) eingebaut hat. Er ist dadurch etwas teurer als herkömmliche LNA, man erspart sich aber den Kauf eines extra BPF.

 ~ 59.- - 69.- €
PA EDUP EP-AB003
2.4 GHz PA mit max. 8W aus dem WiFi Bereich.



 ~ 55.- €
modifiziertes LNB
(DJ4ZZ)		 Ich habe mich für ein umgebautes PLL LNB von Golden Media (GM 202) entschieden. Auch hier besteht der Umbau im Austausch der Oszillatorkomponente gegen eine temperaturstabiliserte Lösung. Der zweite Ausgang dieses LNB hat den Vorteil das man den einen Ausgang über den Minituner oder AMSAT Converter für DATV und gleichzeitig den anderen Ausgang für die SDR Console nutzen kann und damit beide Betriebsarten ohne umzustecken zu müssen nutzen kann. Wer sich den Umbau selbst nicht zutraut, fertig kaufen! Rechts der verbaute TXCO.

 ~ 20.- - 35.- €
SAT Schüssel Einfache 80 cm Schüssel aus Aluminium von ebay mit Universal LNB und einem Satz F Steckern.

 ~ 28.- €
Ständer für die SAT Schüssel Für den mobilen Einsatz. Sehr preiswert und doch von wirklich guter und stabiler Qualität. Der Ständer hat original leider nur eine Höhe von 150 cm. Das letzte Rohrstück, zur Befestigung der SAT Schüssel, ist nur ca. 25 cm lang. Dafür habe ich ein 100 cm langes Alurohr mit 3,5 cm Durchmesser nachbestellt. So kann man auch noch mal eine X30 montieren.

 ~ 20.- €
Einspeiseweiche War beim LNB direkt dabei. Es gibt verschiedene Modelle und Bauformen mit und ohne Gehäuse und mit verschiedenen Anschlüssen (SMA, F usw.). Wird auch als BIAS-T bezeichnet.



 ~ 10.- - 15.- €
Helix Antenne Kann man selber bauen oder aber auch gleich fertig montiert kaufen. Ich habe mich für Variante zwei entschieden.

 ~ 10.- - 60.- €
Pigtail SMA M to SMA M 15 cm Lohnt sich nicht selber zu bauen.

 ~ 5.- €
Pigtail SMA M to SMA M 100 cm Lohnt sich nicht selber zu bauen.

 ~ 10.- €

Die Verbindung der einzelnen Komponenten erfolgt üblicherweise über SMA oder F Stecker. SMA Stecker gibt es in insgesamt 4 verschiedenen Ausführungen. Bei der Bestellung von Pigtails oder Adaptern in SMA Technik, unbedingt auf den richtigen Typ achten. Bei Amazon gibt es fertige Sets von Adaptern in allen Kombinationen!

Bei F Steckern ist es wesentlich einfacher, wie an diesem Winkeladapter gut zu sehen.

Aufbau

Dreibein, Antenne, LNB und Helix sind angekommen und wurden montiert.

Helixantenne und LNB auf dem Feedarm

Sendestufe

Erste Empfangsversuche

Achtung, zuerst die Treiber für den ADALM Pluto installieren, Pluto noch nicht anstecken!

Erst die Treiber für den Pluto installieren, die man hier downloaden kann. Im Gerätemanager wird ein Gerät eingetragen. Ist der ADALM Pluto richtig eingerichtet, sieht die Eintrag wie folgt aus (Die COM Schnittstelle kann natürlich abweichen).

SAT Antenne ausrichten.

Die Werte für unsere SAT Antenne können wir hier ermitteln lassen. Dann brauchen wir noch einen Kompass und evtl. noch einen billigen Winkelmesser, den es im Baumarkt gibt. Wer es ganz konfortabel haben möchte, benutzt einen SAT Finder, wie den GT Media V8 Finder Gold. Der muss zum Auffinden des QO100 erst eingerichtet werden, danach ist die Einrichtung der Antenne ein Kinderspiel. Eine sehr schöne Anleitung dazu gibt es hier von G8YTZ.

Meine Stationsdaten

  • Latitude: 51.1157°
  • Longitude: 9.3638°
  • Locator: JO41QC

Ermittelte Richtung

  • Azimuth: 159.3° (156.2° magnetic)
  • Elevation: 29.5°
  • LNB Skew: -12.8°

Abdeckung

Bildquelle: https://amsat-dl.org/p4-a-nb-transponder-bandplan-and-operating-guidelines/

SDR Console für den Empfang einrichten.

Die SDR Console Version 3.0 kann man hier downloaden. In der SDR Console müssen einige Einstellungen vorgenommen werden damit der Empfang auch klappt. Eine schöne Anleitung dazu gibt es hier und hier.

Das sind sie nun, die ersten QO100 Signale, die ich selbst empfangen habe. Rechts und links sind sehr schön die beiden Baken zu erkennen, in der Mitte verschiedene SSB Signale und im linken Bereich auch eine SSTV Übertragung.

Die ersten Gehversuche sind gemacht, der Pluto in Verbindung mit der SDR Console 3.0 gestet und erste Sendeversuche auf 433 MHz mit dem neuen Headset unternommen. Den 2.4 GHz Sendestrang habe ich exemplarisch aufgebaut und die benötigten Stromversorgungen konfiguriert. Zurzeit warte ich aber noch auf 2 Messgeräte um die Konfiguration vor Inbetriebnahme testen zu können.

  • Vector Antenna Analyser
  • Model: N1201SA
  • Working Frequency: 137.5MHz ~ 2700MHz
  • Stepping Frequency: 1 kHz
  • Display 2.4 Inch TFT TFT
  • Resolution: 320 * 240 (QVGA)
  • Battery Capacity: 2000 mAH (7.4Wh)
  • Impedance Measurement Range: 0.1 ~ 1000
  • Standing Wave Measurement Range: 1.000 ~ 65
  • S11 (dB) Measurement Range: 0dB ~ -60dB

  • Model RF Power 8000
  • Measuring power range-55 ～ -5 dBm (external RF attenuator can be extended to 80dBm)
  • Measurement resolution of 0.1 dBm power
  • Measurement frequency range: 1 MHz - 8000 MHz
  • Measured power 1nW ~ 2W
  • Working voltage of 5VDC (direct selection MICRO-USB powered)
  • Working current < 50 mA

Die ersten selbst empfangenen SSTV Bilder

Demnächst wird die Anlage im Portablebetrieb getestet. Das werde ich auf dem Campingplatz machen, da habe ich Platz und die Richtung zum QO100 ist auch fast ideal.

Erster selbst angelöteter SMA Stecker. Jetzt mache ich mir die kurzen Verbindungskabel selbst.

Ganz schön schwierig, weil so winzig. Hilfreich ist diese Montageanleitung! Bei der Montage muss man sich unbedingt ganz genau an die Abmessungen halten!

04.08.2020

Mit einem Versuchsaufbau, erstes SSB Signal in der Luft.

Das eingesetzte Headset von MPOW mit eigener USB Soundkarte.

Abschließende Messungen.

Der Pluto bringt mit dem LNA am Ausgang 11.7 dBm. Die PA kann ich leider nicht messen, da das Messgerät max. nur 2 Watt (+ 33 dBm) ab kann. Leider habe ich kein passendes Dämpfungsglied zur Hand.

SWR an der Helixantenne passt.

Der USB Ventilator ganz rechts kühlte alle Komponenten zufriedenstellend.

Noch nicht richtig eingestellt, die SDR Konsole!

Das Signal war nicht übermäßig stark, mir wurde aber von DK3ZL eine gut ausgesteuerte und verständliche Modulation bestätigt. Jetzt kommt das Finetuning dran.

Umbau der Anlage zu einer mobilen Anlage. Dazu besorgte ich mir einen CONSEL Koffer (Samsonite), der ursprünglich für einen PC Arbeitsplatz vorgesehen war. Ich hoffe, es passt alles rein.

Der Koffer muss aufnehmen:

  • 220 V Versorgung in Form eines Einbaunetzteils (5V 6A und 12V 3A), 220 V von außen
  • den Pluto
  • das LNA
  • die PA
  • Ladegerät für das Notebook
  • das Notebook selbst
  • PowerPole Verteiler

Mal sehen, ob alles reinpasst!