I gang med LEO satellitter

LEO betyder Low Earth Orbit. For at sende over LEO satellitter skal du anvende 145 MHz, 435 MHz og måske 1268 MHz. Du skal derfor have et D-certifikat.

LEO satellitter

Figur 1. LEO satellittens kredsløb.

LEO satellitter kredser omkring Jorden i lav højde, mellem 500 km og 800 km over Jordens overflade. Det er små satellitter som ofte vejer 1 – 5 kg. Når en LEO satellit passerer over din QTH kan du høre den i max. 15 minutter. Ofte varer en passage kortere tid.

Figur 2. Kommunikation via AO-92.

Som vist på figur 2 sender man på én frekvens og modtager på en anden. Det gælder om at have gode antenner, da satellittens effekt er ganske lav, og afstanden til den er stor.

En LEO satellits radiosender dækker et cirkelformet område af jordens overflade. Det kaldes satellittens footprint. Kun stationer i satellittens footprint kan snakke over satellitten.

Figur 3. AO-91 footprint.

På figur 3 kan du se et footprint for AO-91. Satellitten befinder sig over Nordsøen og bevæger sig i nordgående retning.

LEO satellitter, som kører FM, har kun én kanal. Ved SSB/CW satellitter kan mange radioamatører kommunikere over satellitten på samme tid, fordi satellittens båndbredde er stor.

Figur 4. AO-91 i kredsløb omkring Jorden.

AO-91 vejer 1 kg og måler 10 cm x 10 cm x 10 cm. Dens bane er 750 km over Jorden og dens hastighed er 7,5 km/s. AO-91 sender på 2 meter båndet (downlink) og modtager på 70 cm båndet (uplink). Modulationen er FM. Det kan sammenlignes med en analog repeater, som er i kredsløb omkring Jorden. Når man sender til AO-91, skal der være en pilottone (CTCSS) på 67 Hz.

Doppler skift

Satellittens hastighed er enorm. AO-91 bevæger sig med 7,5 km/s svarende til 27.000 km/t, og derfor ændrer både sende- og modtagefrekvensen sig betydeligt i løbet af en passage. Ved 145 MHz er frekvensændringen +/- 3 kHz ved en lodret passage (elevation 90 grader), og tilsvarende +/- 9 kHz ved 435 MHz.

Figur 5. Eksempel på doppler skift ved 145,8 MHz.

Figur 5 viser dopplerskiftet på 2 meter båndet. De første 6 minutter nærmer satellitten sig, og her falder frekvensen fra 145,8035 MHz til 145,800 MHz – altså et fald på 3,5 kHz. Når satellitten fjerner sig (fra 6. minut til det 12. minut) falder frekvensen igen med 3,5 kHz.

Heldigvis kan et FM-signal godt forstås, selv om der indstilles nogle kilohertz skævt på frekvensen. Man kan derfor undlade frekvenskorrektion på 2 m. På 70 cm kan man nøjes med at korrigere radioens frekvens nogle gange i løbet af en passage. Dette er vist på figur 6. Mode U/v betyder, at uplink er på UHF (her sender man til satellitten), og downlink er på VHF (her modtager man satellitten).

Figur 6. AO-92 (Fox-1D) doppler skift.

Hvis satellitens modulationen er CW/SSB, skal der frekvenskorrigeres ret ofte, typisk hvert 10. sekund.

Satellit tracking

Satellittens bane følger Keplers love. Disse naturlove beskriver et legemes position i verdensrummet til enhver tid. Alle satellitter har et sæt Keplerelementer, som består af 16 parametre. De kaldes for TLE (Two Line Elements) og bruges af trackingprogrammet til at beregne satelittens position.

Figur 7. AO-92 passage over Danmark.

På figur 7 ses et eksempel på en AO-92 passage over Danmark beregnet af trackingprogrammet Orbitron. De gule tal er kompasretningen, som kaldes for azimuth. De hvide tal er elevationen, som betegner satellittens højde på himlen. Hvis satellitten er lige over ens hoved, er elevationen 90 grader.

Figur 7 viser, at signalet fra AO-92 høres første gang klokken 20:38. Dette tidspunkt kaldes AOS (Acquisition Of Signal). Den maksimale elevation er 45 grader, og det sker mellem 20:43 og 20:44. I det tidsrum ændres azimuth fra 90 grader til 45 grader. Signalet mistes klokken 20:49 som kaldes LOS (Loss Of Signal).

Ved senere passager vil tracking se anderledes ud. Det er derfor helt nødvendigt at bruge et trackingprogram. Så kender du satellittens bane, når den passerer din QTH.

Kør LEO med portabelt udstyr

Fra en udendørs position kan man køre over AO-91 med 5 W fra en bærbar transceiver. Antennen skal dog have højere gain end den korte rundstråler, som følger med radioen. En yagi-antenne er meget populær og den virker fint. En 3-element yagi til 2 meter kan sagtens bruges. Til brug på 70 cm er en yagi med 5 – 8 elementer udmærket. Ofte er de 2 yagier monteret på samme bom; så har man en kombi-antenne, som kan styres med hånden, og som hele tiden skal rettes mod satellitten.

Figur 8. Kombineret 2 m og 70 cm antenne fra Arrow.

Figur 8 viser et eksempel på en kombi-antenne. Man bruger en diplexer når de 2 antenner skal forbindes til en transceiver. Diplexeren sørger for, at 2 meter og 70 cm signalerne sendes til de rigtige porte som vist nedenfor på figur 9.

Figur 9. Princippet i en diplexer.

Det er en fordel, hvis transceiveren kan sende og modtage på samme tid (full duplex). Så kan man høre sit eget signal over satellitten og derved kontrollere, om man kommer igennem. Hvis man ikke kan høre sit eget signal (half duplex), kan man risikere at “drukne” i de andres signaler uden at vide det.

Man kan opnå full-duplex ved at anvende 2 håndstationer. Den ene håndstation lytter på 2 meter, den anden sender på 70 cm. De 2 håndstationer forbindes til antennen ved hjælp af en diplexer. Herved sikres, at den håndstation som sender, ikke overstyrer den anden håndstation. 

Der kan være meget trafik på en FM LEO satellit sen eftermiddag og om aftenen. Du kommer nemmere over satellitten hvis du har mulighed for at sende uden for disse tidspunkter. En anden mulighed er at prøve en CW/SSB satellit; her er der som regel god plads.

Figur 10. Eksempel på en QSO via FM satellit.

Det er god tone at gøre sin QSO kort. Herved kan flere radioamatører komme til i løbet af den tid, en passage varer. Figur 10 viser et eksempel på en satellit QSO med FM. Det er også en god ide at optage lyden fra QSO’erne, så kan man senere føre dem ind i loggen.

Kør LEO med antenne og rotor

Hvis du vil køre satellitter hjemmefra, er det nærliggende at installere antennerne i masten og rette dem imod satellitten ved hjælp af to rotorer:

  • Azimuth rotor – drejer antennerne i vandret plan (0-360 grader)

  • Elevation rotor – drejer antennerne i lodret plan (0-90 grader)

Figur 11. DD1US har cirkulært polariserede antenner.

På figur 11 ses en sådan konstruktion hos DD1US hvor han anvender 2 rotorer. Hans antenner er cirkulært polariserede, og det har den fordel, at fading på grund af forkert polarisation ikke forekommer. Antennernes cirkulære polarisation er “ligeglad” om signalet er vandret polariseret, lodret polariseret eller et sted midt imellem. Denne fordel koster et tab på 3 dB sammenlignet med en lineær antenne.

Man behøver ikke en cirkulært polariseret antenne for at køre over satellit. Forfatteren af denne artikel har kørt med lineære antenner i mange år med gode resultater. Der forekommer fading med lineære antenner, men det er til at holde ud.

Man behøver heller ikke 2 antennerotorer for at køre satellit. Man kan nøjes med en azimuth rotor. Elevationen ved de fleste LEO satellitpassager er mellem 0 og 45 grader. En lille yagi kan godt dække dette område uden at skulle eleveres. Der vil dog forekomme passager, hvor satellitten befinder sig i en høj elevation, og hvor signalet mistes kortvarigt.

Mekanisk samling og software konfiguration af et rotorsystem til satellitantenner med både azimuth rotor og elevation rotor kan være en stor mundfuld. Jeg viser mit eget system på figur 12 til inspiration for læseren. Der er selvfølgelig andre måder at løse opgaven på!

Figur 12. Programmet “PSTRotator” styrer 2 antennerotorer.

Nr. 1. PSTRotator, hjælpevindue

Nr. 2. PSTRotator, hovedvindue

Nr. 3 USB-til-RS232 konverter

Nr. 4 Rotor-kontroller (ERC-3D). PSTRotator sender kommandoer til denne kontroller

Nr. 5a og 5b er rotorernes kontrolbokse

Nr. 6a Azimuth rotor

Nr. 6b Elevationsrotor

PSTRotator er shareware. Programmet henter satellitdata (TLE-filer) og beregner satellittens position. Dernæst beregnes de 2 rotorers position. Data sendes til rotorkontrolleren (nr. 4) som sørger for, at de 2 rotorer drejer hen til den nye position.

Links og APP

AMSAT Live Satellite Status:
https://www.amsat.org/status/

AMSAT
https://www.amsat.org/

AMSAT-SE (Sverige)
https://www.amsat.se/

AMSAT-UK (United Kingdom)
https://amsat-uk.org/

AMSAT-DL (Tyskland)
https://amsat-dl.org/

Orbitron tracking program (freeware):
http://www.stoff.pl/
Husk at installere programmet som Administrator. Start programmet med “Kør som Administrator” ellers virker opdatering af TLE-filerne ikke.

DK3WN Mike Rupprechts hjemmeside har et væld af oplysninger om satellitter. http://dk3wn.info/blog/satelliten/

På N2YO kan man holde øje med mange forskellige satellitter incl. ISS. Der er real-time tracking med visning af footprint. Når du trykker på linket, vil du se banen for AO-92.
https://www.n2yo.com/?s=43137&live=1

God artikel for begyndere:

Satellite Basics (Part 1): Guide to Ham Radio Satellite Operating

App til satellit-tracking på Android smartphone: AMSATDROID FREE. Denne app har et radar-view hvor du kan følge satellittens bevægelse hen over himlen når den passerer din QTH. Velegnet til portabelt brug!

Relaterede

Leave a Comment