业余卫星通信简介
一九五七年,原苏联发射了人类第一颗人造地球卫星—伴星一号;开创了人类的宇航时代。四年以后,一颗由业余无线电爱好者自行研制的卫星:OSCAR-1在美国加利福尼亚州的一个空军基地发射升空,这不但证明了业余无线电爱好者们有能力研制、开发、控制自己的卫星也标志着业余无线电通信从此进入了太空时代。至今世界各地的业余无线电爱好者们已经成功的发射了二十几颗这样的业余卫星;各国的业余无线电爱好者利用这些业余卫星可以方便的进它各种通信方式的试验和联络。最近的几年里,业余卫星还服务于大学的科技组织、自然灾害时的紧急通信以及进行高新科技实验。
业余卫星发展历程大约可分为以下三个阶段:
第一阶段发射的卫星大多使用年限较短,只进行简单的信号收发实验;这一阶段的代表卫星有OSCAR 1 至 5 等。
第二阶段发射的卫星不但使用年限较长(大多数使用时间都在10年以上)而且在卫星上装载了线性转发器、数字自动转发器、以及其他各种通信设备;现在使用的不少卫星如
AO6至8,俄罗斯的RS系列,日本的富士(Fuji OSCAR)系列等都是这一阶段发射的。由于其轨道很低,所以到达地面的信号非常强,使用简单的设备就可以进行卫星通信试验;但低轨道卫星绕地球运行的周期都非常短,不超过150分钟,每一次经过电台上空的时间都只有20分钟左右。
第三阶段发射的卫星主要特点是轨道较高,和第二阶段的卫星一样也具有较长的使用年限和适应各种不同的通信方式。其代表卫星主要有已发射的AO-10,AO-13及最近发展的PHASE
3D 等卫星。高轨道卫星环绕地球的时间比上一阶段的卫星有了很大的延长,使得每次通信时间大大加长;由于其高轨道也使其覆盖范围有了较大的提高,卫星在远地点时几乎可以覆盖地球表面三分之一的面积。
作为踏上业余卫星通信之路的第一颗卫星,俄罗斯的RS系列不失为一个很好的选择。俄罗斯自1978年10月26日发射了第一颗业余卫星
Radio Sputnik-1至今已发射了十余颗业余卫星(RS-1至 17),但早期的卫星轨道高度1700千米正好位于环绕地球的范-阿伦带中,由于其中大量的高能粒子流的破坏使得使得这些卫星都没有能够达到预定的使用年限。正是因为这个原因自RS-10、RS11起RS系列卫星都被发射到了1000千米左右的较安全的轨道。
现在可以使用的RS系列卫星有:RS-12/13,RS-15和RS-16。原来经常被作为最佳“入门”卫星的RS-10/11自从今年五月份起因为某些试验的需要,关闭了星上的业余转发器;而今年发射的RS-16则由于种种原因一直没有启用业余频段的转发器在AMSAT BBS上有的爱好者说是被政府或军方改频使用了。现在使用最方便的低轨道业余卫星大概要数RS-12/13和RS-15了。与RS-10/11一样,它们也是装载在一颗俄罗斯导航卫星中发射升空的,并使用导航卫星的电源。几乎所有的RS系列卫星都装载有一个40kHz带宽的Mode A(上行频率 145MHz、下行频率 29MHz)线性转发器;由于俄罗斯法规严格限制145MHz波段的发射功率,所以RS系列卫星的转发器接收灵敏度都非常高,用普通2M波段得手持对讲机加一副简易的地网天线或J形天线就能收到良好的效果。由于业余卫星的线性转发器带宽只有40千赫所以只允许使用SSB和CW模式;但是常见的调频手机如果不加调制信号即不从MIC输入声音信号,只按PTT键也可以发出CW信号。事实上不少通过卫星进行的CW联络都是用手机上的PTT键按出来的。至于接收就更方便了,用已有的短波收信机加上自制的DIPOLE天线就可以收到很强的卫星下行信号。有的HAM甚至用可以接收SSB的短波收音机和自带的拉杆天线就能进行卫星通信。另外现在使用的RS系列卫星还装载着一个被称为ROBOT的自动CW联络装置可以自动的与你做QSO;而且联络后你还可以得到一张确认联络的QSL卡片。
除了RS系列卫星以外,另一颗适合入门使用的卫星是AMRAD-OSCAR27这是天空中唯一一颗能进行FM语音通信的业余卫星。它是由美国业余卫星组织AMSAT-NA发射的,作为次要载荷搭载在一颗科学实验卫星EYESAT-1上。它的上行频率也在2M波段,而且具有一个非常灵敏的接收器;下行频率设在70cm波段,由于轨道低所以用简易天线也能收到下行信号。利用这颗卫星进行通信只要有一个V/UHF双频段手持对讲机和地网天线就可以进行语音通信。但是需要注意的是,这颗卫星只在白天经过时才打开转发器,夜间是不能使用的。
卫星选定了,那么进行卫星通信需要什么样的设备呢?如果你想在业余卫星方面取得很大的收获,那么你就要拥有一台专门为卫星通信设计的V/UHF全工作方式电台如YAESU FT736,Kenwood
TR751等设备。现在的不少卫星都具有数字通信的功能,这就需要准备所需的计算机和PACKET通信用的TNC。天线当然是增益越高越好,圆极化八木天线、天线阵列、多单元方框天线都是很好的选择。
当然以上设备的价格并不是我国大多数普通业余爱好者所能承受的。对于大多数爱好者来说,用现有的HF段收发信机,V/UHF段手持对讲机也是可以进行卫星通信的。原来不少关于卫星通信的书上都讲卫星通信需要圆极化的高增益定向天线,但是国外也有很多用简易的拉杆天线、地网天线成功进行卫星通信的例子。我们电台(BY2HIT)现在进行RS-12和AO-27卫星通信的设备就非常简单,短波接收机使用的YAESU FT-102S,倒V形偶极天线;UHF段接收用的是C-450,加上一个自制的地网天线;2M波段发射机使用的是C-150,天线是自制的J形天线。使用大功率挡(大约5W)发射,经过RS-12的中继机可以接收到558的信号;通过AO-27进行FM调频语音通信时下行信号大约56,虽然由于J形天线垂直方向发射仰角较低所以在卫星通过最高点时有QSB现象,但是进行实际联络还是没有问题的。在架设天线时需要注意的一点是:由于V/UHF波段信号在电缆传输中的损耗较大,所以同轴电缆一定要选用损耗小的电缆,电缆接头最好用带有阻抗匹配的N形接头。否则即使发射功率再大,从天线真正辐射出去的能量也只有QRP级的了。
电台、天线都准备好了以后,如何能知道所使用的业余卫星何时经过本地上空呢?业余卫星发射升空后就按照一定的轨道和周期运动,通过一系列轨道参数就可以计算出卫星现在所出的位置和经过本地上空的时间。但是实际操作起来要比这简单的多,现在有不少业余爱好者编制的现成软件可以替你完成这个任务。这些软件可以从Internet上下载,最方便的站点可能要数业余卫星组织的FTP站点:ftp://ftp.amsat.org。从这里不但可以下载到卫星轨道跟踪软件,还可以下载一些其他的业余无线电软件。另外从笔者的网址http://www.qsl.net/bg4ji/上也可以下载到几个常用的卫星跟踪软件。
在做好上面的准备后您就可以打开电台,准备迎接第一次卫星QSO了。我们也希望能与您用卫星进行联络。
下面是本文介绍的几颗低轨道业余卫星的上、下行频率:
RS-12
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上行频率 |
下行频率 |
模式K |
21.210-21.250HHz |
29.410-29.450MHz |
模式T |
21.210-21.250HHz |
145.910-145.950MHz |
模式A |
145.910-145.950MHz |
29.410-29.450MHz |
模式KT |
21.210-21.250HHz |
29.410-29.450MHz
145.910-145.950MHz |
模式KA |
21.210-21.250HHz
145.910-145.950MHz |
29.410-29.450MHz |
信标频率:29.408MHz,
29.454MHz, 145.912MHz, 145.958MHz
ROBOT自动应答器上行频率:21.130MHz, 145.830MHz
RS-13
|
上行频率 |
下行频率 |
模式K |
21.260-21.300HHz |
29.460-29.500MHz |
模式T |
21.260-21.300HHz |
145.960-146.000MHz |
模式A |
145.960-146.000MHz |
29.460-29.500MHz |
模式KT |
21.260-21.300HHz |
29.460-29.500MHz
145.960-146.000MHz |
模式KA |
21.260-21.300HHz
145.960-146.000MHz |
29.460-29.500MHz |
信标频率:29.458MHz,
29.504MHz, 145.862MHz, 145.908MHz
ROBOT自动应答器上行频率:21.138MHz, 145.843MHz
RS-15
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上行频率 |
下行频率 |
模式A |
145.910-145.950MHz |
29.354-29.394MHz |
信标频率:29.408MHz,
29.454MHz, 145.912MHz, 145.958MHz
AO-27
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上行频率 |
下行频率 |
模式J |
145.850MHz |
436.800MHz |
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