LOGO

UO-14 業餘人造衛星訊號解碼

No.12   1993 Nov   p106~110,   by 林茂榮 / BV5OC 彰化郵箱 575 號



   本文所要討論的硬體是以能接收傳速高達 9600 鮑的業餘人造衛星訊號為基礎,所發展出來的。最後的測試結果雖不是十全十美,但是,對個人業餘人造衛星監聽而言,性能已足足有餘。

   對電腦存有幻想力,而對業餘人造衛星又有興趣的朋友,可能沒有充裕的設備從事業餘人造衛星通訊;利用本文的硬體改裝,可以馬上得到一套很便宜的接收系統,接收來自 UO-22、KITSAT 等業餘人造衛星的 9600 鮑傳速訊號;其中還可能包括一些珍貴的影像資料……



深不可測的 9600 鮑訊號

    UO-14 是一顆令人極感訝異的業餘人造衛星,它數位化的郵箱訊息轉換,是以 9600 鮑傳速進行,速度之快叫人驚嘆;尤其與 1200 鮑傳速相比較,後者就有點步履躝跚,裹足不前的感覺。在低軌業餘人造衛星出現的 15 分鐘內,這種傳速,可以取得大約 800K 位元的資料,優點如此明顯,何不讓每顆業餘人造衛星都以這種快速來傳送資料呢?

   對一個新手而言,操作 UO-14 的經驗很特別。"MICROSAT" 系列業餘人造衛星是以 1200 鮑的 AFSK 訊號對下傳送;而上聯的傳速相同,只是改用 PSK 方式。這只要使用有單邊帶模式的收發機,配合 BPSK 數據機就行了。

   當調到 PACSAT 系列業餘人造衛星的標幟訊號時,嗤嗤作響的連續鋸齒狀聲音,可以確定是收到業餘人造衛星的 PSK 訊號。而 UO-14 可就不一樣了,它上下聯頻率都使用 FM,此 FM 訊號又與一般 FM 訊號不一樣,因為是高傳速的關係,甚至用耳朵也聽不出來是業餘人造衛星訊號。原因是:9600 鮑的 FM 訊號與 FM 的背景雜音很像。

   怎麼知道 UO-14 的訊號出現了呢?比較簡便的方式是:把接收機的靜音裝置調到最大,一旦 UO-14 訊號出現,所含的白色雜訊可以突破靜音。另一種方式就是要注視著接收機的訊號強度表,真正的 UO-14 訊號可以使指針偏擺,要是指針不動,那就是 FM 背景雜音。

   要接收這種深不可測的 9600 鮑訊號,絕不像接 TNC 或其他 RTTY 等數位通訊一樣,從接收機的耳機插座拉出訊號來就行了。實際上,數據機與你的耳朵一樣,你聽不出來,它又何嘗能把訊號解碼出來。相信這類經驗,一定讓每一位從事接收 U0-14 訊號者記憶深刻。

   實際上,U0-14 的接收系統如圖一 (下圖) 所示,要解出這深不可測的 9600 鮑訊號,在接收機中必須在訊號未進入聲頻處理線路之前就取出訊號,也就是在 FM 檢波之後的訊號,雖然並不難做到,問題是很多人往往面對著上萬元的收發機下不了手。

Fig 01
圖1:可以取得 UO-14 深不可測的9600鮑訊號的簡易接收系統。



另做他想

   雖然拿收發機開刀並不難,但是對有些人而言,的確下不了手。只好另做地想。有一很簡單的套件是用作 10 米 FM 接收機,圖 2 是該接收機的線路圖,基本上,它是一雙轉換系統的超外差式接收機。由電晶體做射頻放大,本地振盪由 NE602 擔任,中頻與 FM 檢波由 MC3359P 處理。聲頻的放大線路則由 LM386 執行。接收機可以含括整個 10 米波段,性能表現很好,聲音也很不錯,但我感興趣的是資料訊號而非聲音。

   參看圖 2 線路,根據 IC 手冊,FM 中頻處理 IC,MC3359 的檢波輸出是第 10 腳,因此就從此輸出腳接到數據機。

   前面提過,UO-14 的訊號用耳朵無法辨認,有調台指示裝置當然最好,但克難的方式包括;看 TNC 的 CON 指示燈、注視接收機的訊號強度表、或電腦螢幕是否有解出的資料等。


如何求得更好性能

   利用這套設備監聽過 UO-14 一段時間後,許多明顯的缺點一一敗露出來。像是接收機的選台範圍過大,沒有調台指示裝置 (Tuning Aids) 的話,很難調到正確的頻率。另外,接收機的供電電源沒有穩壓處理,尤其是跨在變容二極體的選台電壓,是用來控制本地振盪頻率,因此,當供電電池有電壓變動時,會影響本地振盪頻率,當然也就影響選台。尤其是聲頻放大器的音量大小變化,也會因為使乾電池電壓變化而影響選台。

   上述缺點並不難解決,因為這個接收機的製作費用還算便宜,所以,準備把它改為專用接收機。

   有此決心,問題就簡單了,把調台範圍縮小,可以解決第一項問題,加一個穩壓 IC,電源問題也可以徹底清除。

   為了供作接收 UO-14 訊號,需要更改如下:

一、
依照接收機原來的組合與校正手續,完成接收機的製作。
二、
把 FM 檢波輸出訊號拉出,也就是 MC3359 的第 10 腳。可以在機背外殼上裝個蓮花座 (Phone Jack),利用隔離線,從接收機基板下拉出來,拉線宜避開 RF 線路。隔離線中心接 MC3359 的第 10 腳,屏蔽網則找個方便的接地點焊上。
三、把調台範圍縮小:
  1. 從接收機基板下,在 L3 上跨接一只 68pF 的銀質電容 (Silvered Mica) 或多苯乙烯 (Polystrene) 電容,因為與選台的變容二極體並聯,會縮小選台範圍,同時也使調諧線圈的 Q 值降低,加大了頻寬。
  2. 把控制選台電壓的可變電阻縮小,依照線路板找出 R1,兩頭均串接一只 1K 歐姆的電阻,而在原來的 R1 上並聯一只 6.8K 歐姆電阻,這可以把 R1 從原先的 5K 歐姆降為 2.8K 歐姆,但串了兩只 1K 歐姆的電阻,所以總電阻幾乎不變,經過這樣的修改,使得原先 2MHz 的調台範圍縮為 280KHz。
四、供電電源穩壓處理:
    去掉 270 歐姆的 R20,用 6V 的穩壓 IC 取代它。所加的穩壓線路可以確定壓控振盪器不會隨著乾電池的電壓變動,產生過大的頻率變化。
    同樣從線路板下方著手,穩壓 IC 的輸入腳接到原 R20 靠近電源開關的接點。穩壓 IC 的輸出腳則接到 R20 的另一腳。至於接地腳則焊在線路板的接地面。為了使穩壓 IC 更穩定,通常,輸出輸入腳都會並聯一旁路電容接地,這裡採用 0.01uF 碟形電容 (Disc Capacitor)。
    改用穩壓 IC 後,就算電源改用 +12V 電源,也不會改變調台的範圍。打開接收機電源,應該可以在 C14 的正端量得 +6V 的電壓。
五、
    把控制調台範圍的 R1 擺在中心位置,調整 L3 蕊心,使得能配合變頻器正常使用。例如,用變頻器把 435-437MHz 轉換到 28-30MHz,UO-14 使用的 435.070MHz 便可以在 28.070MHz 收到。因為中頻是 10.7MHz,所以應把本地振盪頻率調在 38.770MHz。
    使用計頻儀或接收機,調整 L3,使本地振盪頻率恰好是 38.770MHz,或附近頻率也可以,若要確認調台的頻率範圍,可以調 R1 的起點與終點,並記錄下本地振盪頻率便可知道,我量得的調台範圍結果是 290KHz。

   經由上述的修改之後,剛開始監聽 UO-14 的訊號時,最好能配合調台指示裝置,以便很快的進入情況,同時熟悉聲音,也可以在必要時再對 L3 做調整。


結果與觀察

   這種經由改裝的系統,不但便宜,幾個月使用下來,更證明了性能一點也不差。若用理性的方式比較,此接收機顯然比不上經過修改的 IC-735,而接收更容易因訊號衰弱遺失資料,但是此接收機的費用只有 IC-735 的 4%,相較之下,雖不滿意,也是可以接受。

   利用 IC-735 時,把靜音裝置放在最大時,UO-14 的訊號,可以打開靜音。但是改裝的接收機雖有靜音裝置,卻無法正確反應,所以不能應用這種方式來得知 UO-14 訊號是否出現,因為 UO-14 的 9600 鮑傳速訊號與 FM 背景雜訊一樣,最好有調台指示裝置,當然,利用 TNC 上的 CON 指示燈也可以。

   既然改裝的接收機上靜音裝置一點用處也沒有,自然可以完全不用 (設在最大),這樣可以延長電池壽命;況且,UO-14 或 FM 背景雜音對耳朵來說,是一種虐待。出乎意料之外的優點是,經過這麼改裝,只要調好頻率,往後幾乎不用再去調它。

   改裝接收機的頻寬夠大,因此,衛星出現的整個過程,毋須做微調。雖然在尾端快沉沒時,可能有些資料會遺失,但是這種調台的技巧並沒有任何快速的訣竅,只能透過不斷的操作,達到所謂的熟能生巧。我的經驗是,在改裝接收機的選台鈕做兩個記號,一處是適合衛星剛昇起時,另一處則是在衛星走過一半時,這樣會讓接收的資料遺失最小。在接收訊號過程中,有時常因衰弱現象而掉了很多資料,但是衰弱現象通常很短,只要再同步,很快便會恢復正常。


結論

   此系統並非完美,不過,可以滿足對業餘人造衛星有興趣者的好奇心。業餘人造衛星常被視為高科技,非高科技設備無法進行通訊。這對管制或追蹤業餘人造衛星的地面基地台而言是對的,但對個人電台而言,相信有簡單的設備,如本文所述,便可以滿足業餘人造衛星通訊。相信很多人都能使用這樣簡單的系統,嘗試業餘人造衛星通訊。 END



雜誌目錄 依順序 雜誌目錄 依主題分類