AMSAT Phase 3E-satelliittiprojekti Suunnittelukokous II RF-hyötykuormat Matkamuistio, osa II Vastaanottimille useampi välitaajuinen tulo ------------------------------------------- Tämä kaikki bandijakoteoria on siis suuntaa-antavaa. Tarkempaa kokoonpanoa vielä hienosäädetään, mutta tässä vaiheessa päätettiin myös, että sekä lähettimissä, että vastaanottimissa voi olla useampi välitaajuinen liitäntä, jotka ovat sähköisesti aktivoi- tavissa. Tämä tarkoittaa sitä, että lähetin/vastaanotin- kombinaatioita voi olla useita siitäkin huolimatta, että P3E:ssä ei ole matriisia. Sekin periaatepäätös tehtiin ainakin toistai- seksi, että yhteen lähettimeen ei kytketä kuin yksi vastaan- ottimen päästökaista kerrallaan. Tähän on lukuisia teknisiä syitä, joista painavin on vastaanottimien absoluuttisen vahvistuksen erilaisuus. Vastaanottimien AGC:n tulee pitää välitaajuisen lähtötason - 15 dB:n tasolla silloin, kun päästökaistalla on yksi 20 dB:n C/N-suhteella (3 kHz:n kaistalla). Vastaanottimen kohinataso (antennin kohinalämpö- tilan huomioonottaen) tulee olla tästä 13 dB:tä alempana, jolloin myöskään AGC ei ole aktiivinen. Tämä on siis nyrkki- sääntö, johon löytyy kyllä poikkeuksia riittävästi ;-) Tapetilla olevat bandit ----------------------- Eri toimintamuotoja olisivat siis seuraavat (oikeidet muutoksiin pidätetään !): U -> V U -> S L -> S L -> X L -> K S -> X * S -> L # C -> S C -> X * C -> K * P5A:n koherentti transponderi, voidaan käyttää myös SSB/CW-liikennöintiin # P5A:n koherentti transponderi, voidaan käyttää myös SSB/CW-liikennöintiin. Toteutetaan, mikäli WRC päättää 1.3 GHz:n bandin sallimisesta satelliitista maahan päin suuntautuvalle liikenteelle. Phase 5A-simulaattori BPSK:ta varten... --------------------------------------- Eräs tieteellisessä mielessä tärkeimmistä hyötykuormista on Phase 5A-Mars-luotaimen koherentin transponderin "pienoismalli", jolla evaluoidaan tarvittavaa tekniikkaa. Alkuperäinen ajatus oli, että kyseessä olisi transponderi, joka on pyhitetty tähän käyttöön siten, että vastaanottimen herkkyys (G/T) ja lähettimen EIRP vastaisi Marsin etäisyydellä olevaa täysiveristä kalustoa. Tällöin tarvittaisiin maan pinnalla ylöslinkkaukseen totuuden- mukaista säteilytehoa ja alaslinkkaukseen vastaavasti erittäin suurta paraboloidipeiliä ja matalaa kohinalämpötilaa, eli siis suuri G/T. Suurella peilillä tarkoitetaan tässä 4 ... 20 m:n halkaisijaista paraboloidipeiliä. ...mutta samalla myös lineaarinen translaattori ----------------------------------------------- Edellisessä lokakuisessa kokouksessa Matjaz sai kuitenkin tapansa mukaan neronleimauksen, että kyseinen koherentti transponderi voitaisiin rakentaa siten, että se olisi kytkettävissä myös täysiveriseksi translaattoriksi tavallisempaa radioamatööri- liikennettä varten. Tämä ajatus saatiin myytyä RF-ryhmälle, joten P5A-simulaattorista tulee myös SSB-/CW-liikenteellekin käyttö- kelpoinen laite. Yllättävä tarjous 24 ja 47 GHz:n lähettimistä --------------------------------------------- Antennit koostuvat kaikissa lähettimissä ja vastaanottimissa matalan profiilin ratkaisuista: patch-antenni, torviantenni ja SBFA-antenni. Antennien toteuttamistapa ja sijoittaminen P3E-runkoon yhdessä moduleiden ja elektroniikan uudelleensuunnittelulla SMD-tekniikkaa käyttäen mahdollistaa sen, että kyytiin saadaan myös mahtumaan 24 GHz:n lähetin, josta allekirjoittanut piti myös esitelmän. Freddie DeGuchteneire toi esille myös sen, että DB6NT on myös tarjoutunut valmistamaan 24 GHz:n, 5 W:n lähetin P3E:hen, kuten myös 47 GHz:n 1 W:n lähettimen. Kuhnellahan on valmiina kaupallinen 5 W:n ratkaisu, samaten paremmin jäähdytetty paikallisoskillaattori- ketju 12 GHz:lle käytettäväksi aliharmonisen sekoittimen yhteydessä. Oikeastaan hänen puoleltaan jää puuttumaan näinollen IF-prosessori, ALC, RHCP-antenni ja teholähde. Voisiko AMSAT-OH auttaa 24:n ja 47 GHz:n laitteiston kanssa ? ------------------------------------------------------------- Ehdotankin, että AMSAT-OH yhdistäisi voimansa DB6NT:n kanssa, jotta voisimme varmistaa 24 GHz:n TX:n saamisen P3E:hen ennen vuoden vaihdetta. Freddie on ottanut taakakseen kaikkien P3E- antennien toimittamisen, mutta työmäärä tulee olemaan huikea. Varsinkin 145/435 MHz:n trappiantennien labraus siten, että P3E:n säteilykuvio on montuton ja erityisesti sellainen, että kentän vaihe ei pyörähdä ympäri missään kohtaa P3E:n ympärillä, tulee olemaan varsin haasteellinen tehtävä. Näinollen uskoisin, että Freddielle kelpaa kaikenlainen antenniapu myöskin ja koska 24 GHz:n 20 dBi:n antenni on käytännöllisesti katsoen JA1ATI:llä valmis, voisimme ainakin tässä suhteessa edesauttaa K-bandin TX:n syntymistä. Myös tarvittavan hakkuriteholähteen, IF-konvertterin ja ALC-säädön toteutus onnistuisi mukavasti AMSAT-OH:lta. Samanlaiset ratkaisut tarvittaisiin myös 47 GHz:lle. Tämä koskee myös antennia ja uskoisin, että tämäkin saataisiin aikai- seksi AMSAT-OH:n Tokion osastossame :-) RF-työryhmä oli kutakuinkin yksimielinen siitä, että 24 GHz:n lähettimen toimittaminen AMSAT-OH:n puolesta olisi tervetullut, mutta toisaalta rakentava yhteistyö DB6NT:n kanssa olisi varmasti myöskin hyvin hedelmällistä erityisesti tiukka aikataulu huomioon- ottaen. Sunnuntai 26.01.2003 Ainoastaan yksi akusto ---------------------- Akuston rakenteesta ja toteutuksesta päätettiin jo edellisen kokouksen yhteydessä, että aux-akustoa ei enää käytetä, ainoastaan ns. pääakustoa. Tästä perustellusta päätöksestä käytiin keskustelua jo edellisessä suunnittelu- kokouksessa. L-, S- ja C-bandeilla käytetään näillä näkymin patch-antenneja, X-, K- ja Q-bandeille on suunnitteilla torviantennit ja VHF-/UHF- antenneina on siis 45 asteen kulmassa olevat kolme trappi- säteilijää. Koherentin transponderin suunnittelua ------------------------------------- Kokouksen yhteydessä livahdamme Matjaz:in kanssa Karl:in työ- huoneeseen keskustelemaan P5A-simulaattorin rakenteesta. Ongelmia tulee riittämään, sillä Matjaz:in ja minun aiemmin viime vuonna tekemät mikroaaltotaajuisten kideoskillaattori- kertojaketjujen beat-mittaukset osoittavat, että nämä muka niin stabiilit ja puhtaat oskillaattorit ovat täysin käyttö- kelvottomia 5 bit/s siirtonopeuksilla (BPSK). Lisäksi P5A- purkin vaatima 2 Hz:n välitaajuinen ilmaisukaistaleveys teettää murheita mm. lukitusaikojen yms. kanssa. Tämä kaikki siis Marsin edestakaisen kulkuajan päälle, joka on luokkaa puoli tuntia pahimmillaan. Vastaanottimien välitaajuustulot -------------------------------- Vastaanottimiin suunnitellaan n. kolmea digitaalisesti aktivoitavaa välitaajuista ulostuloa, samaten lähettimiin, joissa on lisäksi neljäs sisäänmeno IHU:n jakamalle BPSK- moduloidulle majakkakantoaallolle. Koherentissa P5A- vastaanottimessa on kaksi IF-sisäänmenoa, yksi majakkasisään- meno ja yksi IF-ulostulo normaalia transponderitoimintaa varten. 24 GHz:n K-bandin lähettimessä on kaksi välitaajuista sisäänmeno majakkasisäänmenon lisäksi. Kapeampi kaista helpottaa HELAPS-modulaattorin rakennetta --------------------------------------------------------- V-bandin lähetin (145 MHz) suunnitellaan n. 50 W:n PEP- teholle, jota rajoittaa 300 * 200 mm:n modulin kyky säteillä pois n. 30 W lämpötehoa. Pohjalevyn on oltava 4 mm:n luokkaa, jotta se olisi riittävän tasalämpöinen, eikä modulin fyysisellä sijainnilla olisi niin merkitystä. HELAPS-lähettimen PEP-/Average-suhde on 6 dB:n luokkaa C-luokan bipolaaripääteasteella. DC-/RF-hyötysuhde on n. 35...40 % HELAPS-tekniikalla, jossa häviöt ovat enimmäkseen modulaattorin puolella. Koska P3E:n transponderit tulevat olemaan pääsääntöisesti 50 kHz:n levyisiä, riittäisi tällä kertaa yksivaiheinen HELAPS-modulaattori (AO-40:ssä käytetään nelivaiheisia modulaattoreita). Kellotaajuudeksi riittäisi 500 kHz...1 MHz. Kriittiset vs. muuten vaan mukavat radiolaitteet ------------------------------------------------ Hyötykuormien jakaantuvat missiokriittisiin ja muuten vain hyötykäyttöä lisääviin. Missiokriittisiin lukeutuvat myös painoarvoltaan poliittisesti tärkeitä, kuten P5A-simulaattori, joka on lisäksi missiokriittinen sen vuoksi, että sen on varakomentoyhteytenä määrätyissä ratakorjausten vaiheissa. Komentoyhteyksille täytyy määritellä kalusto (RX/TX + antennin säteilykuvio) vähintään squint-asennoille 0-, 90- ja 180- astetta. Näille asennoille pitää löytyä sekä primäärikalusto, että sekundäärikalusto, jotta komentaminen ja telemetrian keruu ei vaarantuisi missään radan ja asennon vaiheessa. Pakollisia translaattoreita ovat: L -> S U -> V P5A-translaattori Muu radiokalusto on utiliteettitavaraa. Komentoyhteyden toimittava aina ------------------------------- Apogeumissa squintin ollessa nolla, on P3E:ssä primääri- kalustona L -> S -translaattoriyhdistelmä. Sekundääri- kalustona on U -> V - translaattoriyhdistelmä. Sivuasennossa (ekvatoriaalinen propulsioasento) on U -> V -laitteisto primäärikalustona ja varalla on P5A-modulin L -> S -toiminto. Nämä konfiguraatiot vaativat ikävä kyllä antennien RF-releistyksen. Vertikaaliantenni pääsuunnan puolella keskellä U/L-bandien patcheja antaa oikein suunniteltuna mukavan säteilykulman -30 asteeseen saakka, jolloin työntömoottorin puolelle jää 60 asteen pimeä kartio säteilykuviossa. Ristidipoleita moottoripuolelle ------------------------------- Antennit tuottavat kaikenkaikkiaan melkoisen suunnitte- luongelman, sillä moottoripuolelle on vaikea sijoittaa antenneja siten, että vaiheen kääntymistä ei esiintyisi missään kohtaan kenttää (rungon ympärillä). Tämä on erittäin tärkeätä, jotta komentodekooderi ei menettäisi synkronointiaan. AO-10:n L-bandin komentovastaanottimen antennina oli ristidipoli moottoripuolella sivusuunnan komentoa varten ja tämä toimi varsin hyvin moottorista huolimatta (testeissä löytyi paikka kehältä sellaisella etäisyydellä moottorista, että aksiaalisen kentän vaihtelu oli alle 5 dB:tä, jota voidaan pitää riittävänä. Vaiheen kääntymistä ei esiintynyt. Päätettiinkin ryhtyä tutkimuksiin L-bandin ja S-bandin ristidipoleiden sijoittamisesta moottoripuolelle. Antennien ominaisuuksia käsittelevä raskas sähkömagnetiikan simulointisofta ja sitä hallitseva henkilö olisi kova sana... Vastuualueet ------------ Vastuualueet ovat jakautuneet seuraavasti: V-bandin ohjain William (Danny, Matjaz) U-bandin RX William (Danny, Matjaz) S-bandin ohjain Danny S-bandin PA, HELAPS Danny, Gerald V-bandin PA, HELAPS Konrad, Gerald K-bandin TX Freddy (Kuhne), Michael L-bandin RX Mirek C-bandin RX Henning LIU Ulrich, Karl BCR Bandi SEU Ulrich (Karl) Coherent P5A TRX Matjaz, Michael (Karl) Antennas Freddy Q TX Freddy (Kuhne) Pyrkimys standardimekaniikkaan ------------------------------ Vakiomoduleiden kokoja: 100 * 100 mm 100 * 200 mm 200 * 300 mm Moduleiden suunnittelussa huomioitavaa: - terminen dissipaatio säteilemällä ~10 mW/cm2 - moduleiden korkeus 20...40 mm tarpeen mukaan - komentolähettimissä ja -vastaanottimissa valittavat sisäänmenot Hi Gain- ja Omni-antenneille - CAN-moduli/IHU priorisoi default-asennot sisään- menoille (IF:tä, antennit, majakkasignaali yms.) - käyttöjännite 14 V, ei muita - laskelmissa huomioitava: C/N alaslinkillä oltava 17 dB - käyttäjän PEP-teho on 13 dB alle EIRP-teho Eri ryhmien on toimitettava mekaaniset suunnitelmat ja tilatarvevaatimukset AMSAT-DL:lle reilusti ennen helmikuun loppua 2003. Välittömiä tehtäviä AMSAT-OH:lle: - selvitettävä 10 GHz:n pääteasteen layout a.s.a.p - selvitettävä ko. pääteasteen terminen dissipaatio - suoritettava Vectron:in kideoskillaattoreiden beat-testaus - otettava yhteyttä W3IWI:iin koskien huippustabiileja kidereferenssejä - ryhdyttävä töihin !!! 29.01.2002/Michael Fletcher, OH2AUE Post Scriptum: Status 12.02.2003, AMSAT-OH:n osuus kirkastumassa: -------------------------------------------------- Koska 24 GHz:n ja 47 GHz:n lähettimistä on tullut tarjous DB6NT:ltä, on Phase 3E-projektijohto ja erityisesti professori Karl Meinzer, DJ4ZC, on pyytänyt AMSAT-OH:ta harkitsemaan mahdollisuutta keskittyä erittäin tärkeään Phase 5A-simulaattorin 10 GHz:n pääteasteen suunnitteluun ja toteuttamiseen. Tämä tarkoittaisi myöhemmin myös osallistumista itse Phase 5A:n lähettimen toteuttamiseen. AMSAT-OH:n aktiivijäsenten välisissä keskusteluissa on päädytty keskittymään tähän koherentin transponderin toteuttamiseen yhteistyössä Matjaz Vidmar:in kanssa. Käytännössä tämä tarkoittaa P3E:n osalta suuritehoisen puoli- johdepääteasteen toimittamista ja P5A:n osalta myöhemmin tapahtuva erittäin suuritehoisen puolijohtapääteasteen, tai peräti -parin suunnittelu ja toteutus. Myös erittäin haastava referenssi- oskillaattorin suunnittelu tulee olemaan keskeinen ryhmämme vastuualue. Michael Fletcher, OH2AUE