Poslech geostacionárního transpondéru EsHail-2

Projekt Es’Hail 2 sleduji již dlouhou dobu. Jedná se o první geostacionární transpondér určený čistě radioamarérům, který byl 15. prosince 2018 v 20:46 UTC vypuštěn z Kennedyho vesmírného střediska (rampa LC-39A). Nyní je již na geostacionární orbitě, přesně na 25.5° E. Od 12.2.2019 je plně aktivní a dostupný uživatelům. Oblast pokrytí je cca 1/3 zemského povrchu – od Brazílie po Thajsko:)

Radioamatérských družic je v dnešní době již poměrně velké množství, jsou ale na nízkých oběžných drahách (cca 600-800km). Musejí tedy zemi obíhat rychlostí větší než je rychlost jejího otáčení. Tak aby byla zachována rovnováha mezi zemskou přitažlivostí a odstředivou silou. Z toho vyplývá že družice se po obloze pohybuje a je třeba ji anténním systémem sledovat. Geostacionární družice se ale nacházejí ve vzdálenosti mnohem větší (cca 36 000km) a obíhají zemi stejnou úhlovou rychlostí jako je její otáčení. Na obloze tedy zdánlivě “stojí” a anténa na zemi může být pevně uchycena, bez nutnosti motorického natáčení.

Es’hail-2 pracuje v pásmech 2400MHz (Uplink) / 10490MHz (Downlink). Ve vertikální polarizaci je k dispozici lineární segment o šířce 250kHz, v horizontání pak 8MHz pro digitální DVB-S2 🙂

První pokusy o příjem:

První pokusy jsem podnikal s Tondou OK2JNX pomocí klasického satelitního konvertoru (kterých se na střeše válí:) – normálně je známý pod zkratkou LNB, který byl po ruce. Bohužel, jednalo se o starý konvertor, který má jednoduše řešené lokální oscilátory (LO) – ty jsou realizovány pomocí dielektrických rezonátorů (DRO). Pro Low a High band zvlášť, jejich kmitočet se nastavuje stavícími šroubky, které vidíme na krytu (označené L a H).

• 

• 

• 

S tímto LNB je poslech satelitu samozřejmě možný, ale vzhledem k jeho kmitočtové nestabilitě obtížný. Při pouhém doteku na F konektor se kmitočet mění až o +-25kHz. Signál je ovšem i v “klidu” nestabilní a rozechvělý, jak se můžeme přesvědčit na následujících videích. Na prvním je poslech prostřednictvím samotného konvertoru , tedy bez parabolické antény. Na druhém s 60cm offset anténou.

Přesné nastavení antény:

Přesné koordináty pro nastavení (v mém případě Praha) jsou:

• Elevace: 31.6°
• Azimut:  165.6°
• LNB Skew: -9.2° (úhel stočení polarizace)

Na snímcích můžete vidět jednu z prvních montáží. Zem byla ještě zmrzlá, výložník na stěně nebyl, tak jsme použili obyčejné vidle:)

• 

• 

První vylepšení:

Prvním upgradem byla výměna LNB za typ, který bude obsahovat fázový závěs. Tím byl konvertor značky Amiko, typ L-107.

• 

• 

• 

Tento konvertor obsahuje fázový závěs TFF1015, dále vidíme band-pass filtr a směšovač. Trochu jsem se obával, že propust bude mít mimo původně zamýšlené pásmo 10,7-12,75GHz znatelný útlum, ale při měření se ukázalo, že je citlivější než původné zkoušený “noname” LNB bez PLL. Signály jsou o poznání stabilnější, viz následující videa.

Nedostatkem zůstávají dvě věci:

• kmitočtový drift způsobený změnou teploty. Referenční kmitočet pro PLL je dán u tohoto typu LNB klasickým krystalem 25MHz. Chyba ale není tak zásadní a dá se s ní bez potíží fungovat. Pokud by přeci jen vadila, krystal můžeme jednoduše nahradit TCXO nebo externím zdrojem
• pokud se na přijímaný signál zaměříme zblízka, jak na spektru, tak poslechem (nejlépe CW), můžeme zjistit že se kmitočet stále chvěje s chybou cca ± 25Hz. To může být problém zejména u digitálních provozů. Vzhledem k tomu, že lokální oscilátor LO (9,75GHz) má 390x větší kmitočet než základní oscilátor (25MHz), znamená to chybu základního oscilátoru ± 64mHz. Zde se již může uplatnit “mikrofonnost” krystalu kde se sebemenší chvění projeví změnou kmitočtu, kterou se pak snaží korigovat PLL. Opět by zde pomohl upgrade o zdroj externího ref. kmitočtu, stabilizovaného vhodným kmitočtovým normálem.

Používaný provoz:

V úzkopásmovém segmentu je možno polouchat provozy v různých módech. Telegrafem počínaje, přes PSK31, SSTV, RTTY, FreeDV až po SSB 🙂

Pokusy s příjmem SSTV a DRM

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Mezifrekvence LNB:

Konvertor s lokálním oscilátorem o kmitočtu 9,75GHz poskytuje mezifrekvenční produkt na cca 740MHz, tam jej přijímám pomocí SDR přijímače AirSPY.
Pro poslech jde bez problémů použít i RTL-SDR USB klíčenka za 250kč, konveror Amiko L-107 přijde na 90kč.

Chystaný další upgrade:

Samozřejmě si chystám vybavení i na uplink v pásmu 13cm/2400MHz. Nejlepší se mi jeví UP-konvertor BU500 od OE7DBH. Jedná se o pěkné malé řešení s PLL závěsem, které je možné přeprogramovat LO jednoduše pomocí USB rozhraní. Vf výkon dosahuje 0,5W při SSB A 0,2W při DATV. Jako PA lze použít různé zesilovače určené pro Wifi.

Unažuji také o lepším LNB. Na pozemní přijímací stanici Es’hail-2 používají konvertory typu Octagon Green HQ Quad OQSLO . Je dobré mít verzi s 4x F konektorem. Po úpravě bude první sloužit pro externí zdroj referenčního kmitočtu 25MHz, druhý pro příjem ve vertikální rovině (úzkopásmový), třetí pro přijem DVB-S2 v horizontální rovině, čtvrtý bude záložní. LNB se s třemi “výfuky” stejně nedělají:)

Pokračování…