DE EERSTE FM SATELLIET !

Geschreven voor beginnende zendamateurs en hun die interesse hebben in satelliet verbindingen .....

EERSTE QSO VIA BENT PIPE FM SATELLIET ( SO-35 )

VOORGESCHIEDENIS

Een opmerking vooraf : een kort verklarend lijstje van de hier gebruikte termen kan men vinden onderaan deze pagina. Het betreffende wordt meestal kort toegelicht indien rood gekleurd.

Een tijdje geleden ben ik op aanraden van Dirk ( toen met de callsign on1dll, inmiddels on5gs ), na een qso over dat onderwerp, ter kennismaking eens gaan luisteren naar leo fm satellieten. In eerste instantie viel het wat tegen vanwege pile ups en andere zaken, maar ook werd meteen duidelijk dat zo'n fm satelliet erg geschikt kan zijn voor allerlei experimenten vanwege de nogal stabiele ( power output ) en relatief constante ( frequentie ) signalen !

Te denken aan tests met zenders, ontvangers en antennes maar ook aan proeven met betrekking tot zaken die typisch zijn voor satellieten zoals doppler, polarisatie, baan soort, beweging, stand en de ( soms ) daarmee samenhangende fouthoek ( squint angle ! ), met het daarbij optredende interferometer effect en zo voorts .....

Daar ik al snel meer wilde dan alleen luisteren en toch wel erg enthousiast werd ten aanzien van het gebeuren ( ook de communicatie zelf betreffende ) maar nog geen satelliet volg programma met rotorsturing had en ook geen hardware moest ik even iets improviseren ! Bovendien had ik op het betreffende adres geen antennes buiten ..... Wel beschikbaar was een zolder met een dak zonder kritische isolatie voor radio golven. Ik moest dus qrp, speciaal met lage antenne erp kunnen werken. Mijn advies is overigens om nooit binnenshuis met grote vermogens te werken ! Ook de buren vinden dat wel zo prettig, indien je die hebt.

Werken in de Oost en West richting was niet mogelijk : bakstenen muren …..

Echter al snel zag ik met behulp van een zeer compact programma *, dat ik min of meer per toeval uit een ax25 packet bbs haalde, dat sommige leo sats zoals de ao-27, uo-14, so-35, fo-20 en fo-29 een wel erg typische opkomst en ondergang vertoonden in de Noord en Zuid richting !

* satellit.exe van een Duits auteur, het loopt al erg snel op een 386 of 486 wat indertijd goed van pas kwam omdat de toen gebruikte 486 tamelijk hoogfrequent rustig was, althans op de werkfrequenties ..... de zwakke satelliet signalen werden er niet door gestoord. Tevens kon nu via deze pc de verbinding met het cluster onderhouden worden ( ook alweer via radio in packet mode ). De andere pc's konden nu uitgeschakeld blijven gedurende de overkomsten. Indien je wilt weten hoe satellit.exe eigenlijk werkt, zie hieronder voor download.
Voor satellit.exe zipped ( ongewijzigd * ) kunt u op het plaatje klikken

* In dezelfde staat zoals ik het ontvangen heb via packet radio. Je treft er zelfs nog een MIR ini file in aan .....

In de Noord richting, bijvoorbeeld, stegen de bovengenoemde satellieten bij sommige hoge overkomst passages praktisch loodrecht vanaf de horizon op bij een azimuth van circa 15 graden, dit azimuth bleef tot een elevatie van circa 25 graden vrijwel constant ! Satellit.exe liet verder zien dat de doppler waarden tijdens deze fase bijna niet veranderden ..... Voor de Zuid richting gold dan iets dergelijks, een bijna loodrecht dalen naar de horizon ( vanaf een elevatie van circa 25 graden ) bij een vrijwel constant azimuth van 205 graden, ook hier bijna geen doppler waarde veranderingen.

Dus voor enige minuten zou een vast opgestelde richtantenne goed werken. In diezelfde periode hoefden ook geen zend en ontvangst frequenties te worden bijgesteld. Het derde belangrijke pluspunt was dat bij de lage elevaties juist grote afstanden overbrugd kunnen worden.

VOORBEREIDINGEN

Op zolder had ik een 70 cm richtantenne qrv waarmee Belgisch amateur verkeer gevolgd werd ( radio traffic monitoring ), meest 1k2 en 9k6 packet, antenne richting 205 ( ! ) graden. Door een toeval was de elevatie van deze antenne circa 15 graden ..... Ook had ik er een home made en gemodificeerd 2 m spertopje hangen, hiermee had ik al enige ervaring opgedaan, vanaf een ander qth met het werken naar, van en over het mir ruimte station en diverse shuttles. Nu luisterde ik daarmee naar de so-35 satelliet. De theoretische mogelijkheid was dus aanwezig om zowel mode b als j toe te passen.

DE EERSTE VERBINDING

Ik besloot definitief eens wat te gaan proberen toen ik op een avond ( de datum 10112000 ) voor een bepaalde tijd, om 17:29 utc de so-35 satelliet precies 'voor' mijn antenne langs zag gaan. Het antenne scherm in satelliet.exe toont exact de positie van de betreffende satelliet ten opzichte van je antenne, ook kan je de satelliet positie 'bevriezen' of noteren. De ontvangst signalen namen enorm in sterkte toe, alle led's op de s meter gingen aan, dus met betrekking tot de downlink zat het goed ! Nu nog zien wat er op de uplink mogelijk was ..... Ik trok de stoute ( maar ook met lood gevulde ) schoenen aan en gaf even uiterst voorzichtig en wat timide cq ..... het was zover ! Tot mijn verbazing hoorde ik mezelf zeer goed op de downlink en kwam er meteen een station terug, hb9oab uit Zwitserland, die me gehoord had ...... en dat in die ongelooflijke drukte ! Zijn qth locator was jn46me. Elders in de site kan je de qsl kaart van dit station eens bewonderen.

Er was sprake van mode b, gezonden werd met een power van circa twee en een half watt hoogfrequent ( bij de antenne ) in de zeventig centimeter band. De andere satellieten werkten overigens meest in mode j, dus zenden in de twee meter band. Het betreffende orbit nummer was 9020, op dat moment had de so-35 satelliet er dus 9019 baantjes rond de aarde opzitten ..... De ma phase had ik niet genoteerd.

Het werd mijn eerste satelliet qso in phone hi.

VERDERE STAPJES

Terug naar die typische opkomst en ondergang : aos en los, speciaal waarbij de satellieten vrijwel loodrecht opkomen en dalen bij de lagere elevatie waarden ( aos en los bij hoge overkomst ) !

Gedurende deze situaties hoeft er dus geen antenne te volgen :
je kan nu met een vast opgestelde ( en eventueel zeer goed uitgerichte ) antenne werken. De antenne kon dus 'scherp' zijn in horizontale zin .....
In verticale zin echter moest de antenne juist 'onscherp' zijn .…. zodat ik toch minstens de satelliet een tijdje kon volgen voor een elevatie waarde van 25 tot 0 graden ! Wat het azimuth betreft : die 205 graden was wel een erg gelukkige keuze !

Ik had nog twee Hi Gain antennes liggen ( elk vijf elementen ) en besloot deze te stacken en het nu ontstane systeem negentig graden te kantelen en vervolgens op een halve lambda boven de bodem te plaatsen.

Ik had nu wat ik zocht, het stralingsdiagram van deze antenne combinatie was precies wat ik wilde. In horizontale richting scherp maar juist niet in verticale richting. Vanwege de specifieke hoogte boven de bodem was er ook de bekende extra lob ontstaan waardoor er nog meer ruimte was in verticale richting. De polarisatie was door al het gedoe toch nog overwegend verticaal.
Als de satelliet zo’n twee tot drie graden 'ernaast' zat werd het al erg moeilijk en bij meer dan vijf graden kon ik het vergeten *. Echter, bij hoge overkomst, kon bij een juiste azimuth waarde de satelliet tot ( aos ) of vanaf ( los ) 25 graden boven de horizon goed gevolgd worden. Het werken over de satelliet ging enkele minuten zeer goed.

* Elke zendamateur weet van de 3 dB punten bij een richtantenne. Echter, in deze specifieke situatie merkt men dat het rekenen en werken met 0.5 dB punten beslist nuttig is, het is absoluut niet overdreven ! Lees bijvoorbeeld eens iets van Cebik, de url is elders in deze site vermeld.

Al snel merkte ik dat er zonder meer met de ao-27 gewerkt kon worden met bijvoorbeeld slechts een watt uitgangsvermogen ( of minder, bijvoorbeeld tien milliwatt ! ). Iets wat ik eerder voor onmogelijk gehouden had, althans voor dit type satelliet ..... Voorwaarde was wel dat de ao-27 zich exact voor de antenne bevond.

Voor de ontvangst ( mode j ) gebruikte ik later ook nog een verticale zeventig centimeter ( zeventien elementen ) Cue Dee antenne zonder voorversterker en desense filter ( soms noodzakelijk bij het mode j werken ), ik kon ook ondanks de niet al te sterke signalen van de ao-27 satelliet mijn eigen transmissie erg goed monitoren. De ao-27 bracht een glashelder audio en een goede signaalsterkte ( maximaal circa vijf S punten ). Meest was de polarisatie overwegend verticaal. Het ontvangen deed ik met een dr510e van Alinco. Met de actuele doppler waarden werd rekening gehouden, met behulp van satellit.exe dat gedurig de doppler shift op beide werkfrequenties bijhield. Vanwege het feit dat het steeds aos of los situaties betrof veranderden de hier geldende doppler waarden weinig in waarde ..... gewoon even de ontvanger op frequentie instellen ( vijf kiloHertz raster ) en het was ok .....

De systemen waren dus vast ( 'fixed' ) opgesteld en ik heb zo een tijdje in de richting 205 graden ( los ) en later ook 15 graden ( aos ) gewerkt.

In de 205 richting bevonden de satellieten zich boven Noord Afrika en in de 015 richting boven de Barentsz ..... de afstand tot de satelliet was zo meest een 2500 km en de hoogte bedroeg circa 800 km waardoor een te werken afstand mogelijk is van circa maximaal 6000 km.

Ik heb zo ook al in het begin erg leuke verbindingen gemaakt met bijvoorbeeld cu3an op een eiland in de Atlantische oceaan ( Terceira ), jw7fja in het Noordpool gebied ( Longyearbyen, Spitsbergen ) en ua9san in lo91li !

Later ben ik gaan experimenteren met circulaire polarisatie wat bij de twee maal vijf elementen antenne combinatie erg gemakkelijk te verwezenlijken was ( aanpas delen en fase leiding zijn gemakkelijk zelf te maken ). Ook heb ik later een twee maal zeventien elementen Cue Dee antenne combinatie toegepast voor ontvangst experimenten. Dat ging erg goed. Met behulp van een relais kon ik circulair schakelen, zowel lhcp als rhcp, maar ook horizontaal of verticaal.

Bovenstaande betrof geen perfecte oplossing. Het was improviseren. Soms zal bijvoorbeeld een helix antenne beter voldoen. En zeker is het niet aan te bevelen om een zolder voor antenne opstelling te gebruiken, alhoewel dit hier met betrekking tot de diverse experimenten juist wel gunstig was ( werken en meten aan en bij de antenne zelf, ook met slecht weer. Een voordeel was dan ook nog dat er betrekkelijk weinig stations qrv waren en het feit dat het weer geen directe invloed op de antenne systemen uitoefende.

Wat betreft de ontvangst kwaliteit, oordeel zelf ! Enkele audio fragmenten vind je in deze website. Het meeste verlies in kwaliteit ( met name de ruis betreffende) is te wijten aan het slechte audio van het analoge deel van de opname apparatuur .....

Ik heb op deze manier af en toe fm satellieten gewerkt, en er een logboek van bijgehouden. Het is in deze site gezet ter inzage. Indien je kladblok gebruikt om het te lezen is het aanbevelingswaardig om automatische terugloop uit te zetten. Lezen van het logboekje : klik hier. Vanwege verhuizing in de toekomst zijn er uiteraard voorbereidingen voor het normale satelliet werk ( met programma’s en interface's, rotoren, alle antennes buiten en zo voorts ) gemaakt.

Regelmatig heb ik stations ontmoet die eerst niet geloofden dat een en ander mogelijk was. Ook het zonder voorversterker en desense filter werken over de ao-27 satelliet. Zo'n ( home made ) en afgeregeld filter voor de betreffende frequentie ( aan de down zijde te gebruiken ) was uiteraard beschikbaar maar niet nodig omdat ik met een low pass filter en erg laag vermogen werkte, meestal gaf het mobieltje ( de gsm ) meer vermogen af ….. Ga je wel zo'n filter gebruiken, realiseer je dan dat ook het gebruik van een low pass filter ( aan de up zijde bij werken in mode j ) of een band pass filter ( aan de down zijde, bij alle modes ) kan helpen.
De antennes waren voor de betreffende werk frequenties speciaal getuned, de swr werd doelbewust zeer laag gehouden om het transmissie systeem op de werkfrequentie 'gesloten' ( dicht ) te houden ( minimale existentie van staande golven ) en zo een maximale storingvrijheid te bereiken.

BESLUIT

De pagina is uitsluitend bedoeld om eens over te lezen, er zijn geen links ingebouwd. Wil je meer weten dan vind je meestal informatie elders in deze site of via de links. Daarmee is ook het doel van de site aangegeven, namelijk enige informatie verschaffing, en het wijzen op het belang van improvisatie.

HET LIJSTJE

Met opzet zijn de verklaringen hieronder beperkt gehouden.

aos acquisition of signal or satellite, in de praktijk, satelliet komt boven horizon
azimuth aanduiding in het NOZWN vlak, bijvoorbeeld 90 graden azimuth is pal Oost, azimuth waarden van 0 tot 360 ( 0 ) graden
beam richtantenne, ook : straal, bundel
callsign de stations roepnaam, identificatie
circulaire polarisatie hierbij treedt er een draaing van het signaal op, zie ook lhcp en rhcp
cluster een netwerk via internet en deels ook radiografisch geregeld, meldingen over bijvoorbeeld satellieten kan je zo ww doorgeven of ontvangen, het werkt erg effectief mede vanwege de mogelijkheid tot het gebruik van vele filters .....
cq algemene aanroep
desense filter bij mode j vhf uhf en andere combinaties soms nogal noodzakelijk in verband met de derde harmonische ..... die in de buurt van de ontvangstfrequentie kan komen, de derde harmonische moet echter in het uplink circuit al uitgefilterd worden met een low pass filter
doppler optreden van verandering van de signaal frequentie
down, downlink ontvangen van de satelliet op de betreffende frequentie
down zijde betreffende de ontvangstkant van het aarde station
elevatie aanduiding in het verticale vlak bijvoorbeeld 90 graden elevatie is recht boven ( zenith ), elevatie waarden meestal +0 90 -0 graden
erp effective radiated power, effectief uitgestraald vermogen bijvoorbeeld van de antenne
fm frequentie modulatie, moderne vorm van het moduleren van een draaggolf
getuned, tunen fijnafgeregeld, het fijnafregelen
hi hiermee geeft men onder andere aan dat men ergens blij of tevreden over is
hoge overkomst de elevatie is hoog, soms zelfs tot 90 graden
home made ( t ) huiswerk, zelfbouw betreffende
horizontaal niet draaiend, constant horizontaal blijvend
interferometer effect, optredend fenomeen waarbij ten gevolge van een 'fouthoek' ( squint angle ) veranderingen ( soms zeer opmerkelijke ) zullen ontstaan in de polarisatie
leo low earth orbit, lage baan
leo sats ao-27 leo satelliet mode j fm soms nog qrv, uo-14 leo satelliet mode j fm silent, so-35 leo satelliet mode b fm silent, fo-20 leo satelliet mode j betreffende transponder soms nog activiteit, fo-29 leo satelliet mode j betreffende transponder, soms nog qrv
lhcp left hand circularly polarized, linksomdraaiend, betreft electrisch veld
low pass filter laag doorlaat filter laat een signaal met een bepaalde frequentie door maar bijvoorbeeld niet de derde harmonische ervan
los loss of signal or satellite, in de praktijk, satelliet gaat onder horizon
ma phase elk orbit is verdeeld in stapjes, de ma waarden
mir naam van het vroegere beroemde russische ruimtestation
mode b of j respectievelijk 70 cm up & 2 m down en 2 m up & 70 cm down behalve mode b en j bestaan er nog vele andere combinaties .....
monitoren, monitoring het volgen of observeren van ( bepaalde ) radio signalen
orbit baan om de aarde, getalsmatig aantal keren
packet digitale communicatie vorm via radio, meestal door zendamateurs toegepast, de toevoegingen ax25 en 1k2 of 9k6 geven respectievelijk iets aan over de vorm ( de uitvoering ) en de snelheid ( de baudrate ) ervan
pile up erg veel stations tegelijkertijd aanwezig .....
polarisatie zie circulaire, horizontaal, verticaal
rhcp right hand circularly polarized, rechtsomdraaiend, betreft electrisch veld
shuttle ruimteveer, pendel
silent stil, niet meer in gebruik, qrv
s meter geeft de sterkte van het ontvangen signaal aan
swr standing wave ratio, staande golf verhouding, dit is de verhouding tussen heen en terugkomende, verzonden en gereflecteerde golven in het transmissie systeem
squint angle fouthoek, antenne ( beam ) richtingen liggen niet in elkaars verlengde waardoor de squint waarde groter is dan nul graden
transponder systeem waarbij meerdere stations tegelijkertijd op verschillende channels kunnen werken
qso contact tussen zendamateurs via radio
qrp laag vermogen betreffende
qrv beschikbaar, operationeel, standby
qsl kaart betreft bevestiging verbinding
qth locatie waar men qrv is, woonplaats
qth locator code die een bepaalde zone, area aangeeft, geografische positie, een radio operator weet vaak meteen 'waar het is', of kan het snel opzoeken
up, uplink zenden naar de satelliet op de betreffende frequentie
up zijde betreffende de zendkant van het aarde station
utc gmt, de greenwich mean time
verticaal niet draaiend, constant verticaal blijvend
werken het werken over een satelliet, zenden ( en ontvangen )
ww wereldwijd