Praxistipps für den Betrieb über AO-40

1. Praxistipps für den Betrieb über AO-40 Reinhard Richter, DJ1KM

2. Einführung • Viele OMs möchten gerne über AO-40 arbeiten, scheuen aber den Aufwand, insbesondere fehlen Erfahrungen im Umgang mit dem 2,4-GHz-Downlink-Band. • Ich arbeite seit Mai 2001 über AO-40, als der Satellit seinen Betrieb aufnahm, und habe viele Erfahrungen gesammelt, die ich gerne weiter gebe.

3. 2,4 GHz-Empfang aber wie? • Sehr viele Funkamateure, die sich für Satelliten-betrieb interessieren, haben keine Empfangsmög-lichkeit für 2,4 GHz. • Das Empfängerproblem wir mit einem Down-Konverter gelöst, der 2,4 GHz auf 144 MHz oder in Sonderfällen auf andere Frequenzen umsetzt. • Nur wenige bauen den Konverter selbst. Bei den bekannten Lieferfirmen kann man fertige Konverter kaufen. Es gibt auch Lösungen, wo die Antenne mit dem Konverter eine Einheit bildet. • Es ist nämlich sehr wichtig, dass der Konverter unmittelbar an der Antenne sitzt, um Kabeldämpfun-gen zu vermeiden. Gelegentlich werden auch Vorverstärker verwendet, und der Konverter wandert dann ins Shack, wo die Temperatur stabiler ist.

4. Welche Antennen sind geeignet? • Yagi-Antennen mit linearer Polarisation, horizontal oder vertikal. Lineare Uplink-Antennen produzieren im U-Band sog. Spinfading. Im L-Band allerdings nicht. • Eine Kombination aus Yagi-Antennen, sog. Kreuzyagis, die entweder mit Hilfe einer Phasenleitung oder durch versetze Montage auf dem Boom für Zirkularpolarisation zusammen geschaltet sind. • Helixantennen mit und ohne Parabolspiegel. Helix-antennen lassen sich auch leicht selber bauen. • Patchantennen, die einen Spiegel erfordern. Eine bekannte und bewährte Kombination stammt von G3RUH. Nach den Anleitungen von K3TZ, DO2SW und anderen kann man eine Patchantenne auch selber bauen. Spiegeldurchmes-ser von 60 – 80 cm sind üblich.

5. Kreuzyagis für 2m und 70cm, 60-cm-Dish mit G3RUH-Patchfeed und 2 x 35-Element-Tonna-Yagis für 23 cm

6. Antennengewinne • Auf dem Uplink kann man fehlenden Antennengewinn durch Sendeleistung kompensieren. Es ist ein Rechen-exempel, was günstiger ist, eine größere Antenne, besseres Kabel oder ein Leistungsverstärker. Eine zirkular polarisierte Antenne hat 3 dB Gewinn gegenüber linear. • Bei Helixantennen zählt die Anzahl der Windungen, die man aber auch nicht unendlich steigern kann. Bei Montage einer Helixantenne in einem Spiegel richtet sich die Anzahl der Windungen nach der Größe und dem f/d-Verhältnis des Spiegels. Je flacher der Spiegel, desto mehr Turns. • Der Gewinn einer Patchantenne wird durch die Größe des Spiegels bestimmt. Hier ist aber auch die Ausleuchtung des Spiegels wichtig, da die Patchantenne von sich aus einen bestimmten Öffnungswinkel hat.

7. Fragen der Dimensionierung • Um schon vorher abschätzen zu können, wie viel Sendeleistung man benötigt, wie sich der Antennen-gewinn und niedrige Dämpfungswerte auswirken, sollte man ein hervorragendes EXCEL-Arbeitsblatt von Gene Marcus, W3PM/GM4YRE zu Hilfe nehmen, das man von der Webseite der AMSAT-DL auf der AO-40-Update-Seite (Linkbudget (XLS) mit deutscher Anleitung) herunter laden kann. • Man kann dort seine eigenen Werte eintragen, sieht unmittelbar das Resultat und erkennt sofort, an welcher Stelle sich im Empfangszweig Optimierungen auszahlen.

9. Linkbudget Kalkulation

10. Auswertung • Nach der Eingabe von Dämpfungswerten sieht man im Fenster sogleich die Auswirkung. Die grünen Zacken markieren Signale von Stationen, der gelbe Zacken die Bake, der rote das eigene Uplinksignal. Die blaue Linie markiert das Empfänger-Rauschen, über die die Signale hinausragen sollten. • Den größten Einfluss nimmt die Dämpfung ganz vorne in der Kette. Die Kabeldämpfung zwischen Antenne und Vorverstärker bzw. Downkonverter und deren Rauschzahlen sind die wichtigsten Faktoren. • Man kann einfach prüfen, ob die Empfangsanlage funktioniert. Antenne auf den Horizont richten. Dann sollte das Rauschen etwas S-Meter-Ausschlag produzieren. Dann die Antenne um mehr als 45° nach oben richten, das Rauschen und der S-Meter-Ausschlag sollten deutlich abnehmen. Und wenn man die Antenne auf die Sonne ausrichtet, sollte das Rausche spürbar wieder etwas zunehmen.

11. Empfangsbetrieb Jetzt wird es ernst, die Antennen sind aufgebaut und ausgerichtet, und man kann versuchen, den Satelliten zu empfangen. Wichtig ist, dass man den Fahrplan studiert hat und den MA-Wert in seinem Sat-Programm ablesen kann. Der Fahrplan zeigt an, wann die Bake zu hören ist, hier im Bespiel rund um den Orbit. Auch wann das Passband offen und der Satellit zu arbeiten ist. Hier in diesem Beispiel ab MA80bis MA230. Den aktuellen Fahrplan gibt es auf der Internet-Seite der AMSAT-DL unter AO-40 Update.

12. Was hört man? • Die Bake sollte bei niedrigen MA-Werten bei 2401,300 MHz zu hören sein. Die Frequenz ändert sich mit der Dopplershift und dem MA-Wert und geht hoch bis zu 2401,350 kHz. Die Bake hat meist das stärkste Signal und ist an dem 400-Bd-Psk-Ton zu identifizieren. Auf dem Panoramabild ist die Bake links, rechts davon sind Signale von den Stationen zu sehen. • Der angezeigte Bereich geht von 2401,300 bis 400 MHz. Tatsächlich ist das Pass-band sehr viel breiter nach oben und nach unten, was aber selten ausgenützt wird. Ein Kästchen = 3 dB. Bake = 15 dB über Rauschen.

13. Wie findet man sein eigenes Signal? Man sollte sich selber zurückhören können, wenn man mit einer 12-dBd-Antenne und 25 Watt auf 70 cm sendet. Die ersten Versuche sollte man in einem Bereich machen, in dem niemand gestört wird, also z. B. oberhalb 2401,400 MHz. Die besten Resultate sind zu erwarten, wenn der Squintwinkel klein ist. Sender auf 435,570 MHz stellen, dann sollte man sein Downlinksignal zwischen 2401,410 bis 2401,440 MHz finden, das auf 2 m umgesetzt 145,410 – 145,440 MHz entspricht. Keinen Dauerträger verwenden, sondern entweder Punkte mit der Taste geben oder kurze Pfiffe in das Mikrofon pfeifen. Man sollte natürlich auch sein Rufzeichen nennen, z. B. Test von DX0XYZ. Wenn man sich gefunden hat, kann man RX und TX im Satellitenmodus koppeln, wenn das Gerät über diese Einrichtung verfügt. Die Frequenzen verschieben sich jedoch mit der Dopplershift allmählich. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn man ein Satellitenprogramm verwendet, das die Dopplershift automatisch ausgleichen kann, z. B. SatPC32 von DK1TB für alle Windows-Versionen. Das kürzlich von DB3DH als Freeware zur Verfügung gestellte Programm HalloSat AO40SE zeigt u. a. auf praktische Weise den Zusammenhang zwischen Uplink- und Downlinkfrequenz an.

14. Was macht die Bake? Sie summt vor sich hin und sendet damit ununterbrochen eine Vielzahl von Informationen aus, die von jedermann empfangen und ausgewertet werden können. Dazu dient z. B. das Programm AO40Rcv von AE4JY, das frei verfügbar ist. Viele Stationen haben einen zweiten Empfänger im Einsatz, um die Bake ständig mitzuschreiben und die Telemetriedaten auf dem Bildschirm anzuzeigen. Der Transceiver FT-290RII von YAESU ist z. B. hervorragend für diesen Zweck geeignet. Die Ankopplung an das vom Downkonverter kommende Signal über einen T-Stecker mit einer gewissen Entkopplung ist unproblematisch. Das Programm führt automatisch die Dopplershift-Korrektur aus und kann die Telemetrie als Datei abspeichern. Die abgespeicherten Dateien sollte man dann an das Archiv bei der AMSAT-NA per E-Mail senden.

15. Das ist z. B. das Statusfenster der Telemetrie mit AO40Rcv Hier werden seit einiger Zeit auch die Höhe, der Subsate-llitenpunkt und die aktuellen ALON / ALAN-Werte angezeigt.

16. Mögliche Empfangsverbesserung • Charakteristisch für den Empfang auf 2,4 GHz ist ein gewisses Rauschen, das die Verständlichkeit erschwert. Mit Hilfe von DSP-Technik lässt sich das Rauschen fast vollständig eliminieren, z. B. mit den abgebildeten DSP-Lautsprechern "Clearspeech" oder "NES10-2" oder mit im Transceiver eingebauten Rauschfiltern.

17. Zusammenfassung Hier konnten einige Themen nur ansatzweise angesprochen werden. Sehr viel mehr Informationen gibt es auf der Internet-Seite www.amsat-dl.org. Insbesondere wird auf den Link <Für Einsteiger> verwiesen, wo viele Begriffe ausführlich erklärt werden und sich auch weiterführende Beiträge finden. Wer aktiv den Satellitenfunk betreibt, sollte sich auch in die Mailingliste <Forum> der AMSAT-DL einschreiben, um am Erfahrungs- und Informationsaustausch teilnehmen zu können. Den Link zum Eintragen finden Sie gleichermaßen auf der oben erwähnten Internet-Seite der AMSAT-DL. cu on AO-40!