FUJI OSCAR (FO-29)

img

FO-29 (JAS-2) wurde am 17.08.1996 mit einer japanischen H-II Rakete der NASDA gestartet. Er umrundet die Erde auf einer polaren Umlaufbahn in 1300 km Höhe in einer Zeit von 112 Minuten. Die Inklination beträgt 98°. Die Sendeleistung der Bake beträgt 100 mW, die des Transponders 1 Watt.

[27.02.2003] Der Satellit FUJI OSCAR 29 arbeitet fortan nur noch im analogen Modus JA. Das Kommandoteam unternahm vergeblich Anstrengungen, den Digitalker oder die Mailbox zu aktivieren.


img

Orbital Parameter

NORAD                   24278
COSPAR designator       1996-046-B  
Inclination             98.516
RA of A. Node           271.202
Eccentricity            0.0350815
Argument of Perigee     29.457
Revs per day            13.53029852
Period                  1h 46m 25s (106.42 min)
Semi-major axis         7 439 km
Perigee x Apogee        800 x 1 322 km
BStar (drag term)       0.000088923 1/ER
Mean anomaly            104.289


JAS-2

Mode JA (analog) Bake

435.795 MHz (CW)
img CW-Bake 05.03.99 1415 UTC; [45s]

Mode JA (analog) Uplink

145.900 MHz - 146.00 MHz  (LSB, CW)

Mode JA (analog) Downlink

435.800 MHz - 435.900 MHz (USB, CW)
img

Die Transponder arbeiten linear invertierend. Ein Uplinksignal von z.B. 145.970 MHz wird dabei ohne Berücksichtigung der Dopplershift auf 435.830 MHz umgesetzt.

imgCQ-Ruf von IW3BAS im Mode JA am 04.12.1999
imgQSO mit F1DPI im Mode JA am 03.09.2000, 1410UTC

Dekodierung der Telemetrie im Mode JA

img

hi hi ae c7 88 55 00 27 00 00 09 00 a8 56 85 61 96 93 b0 65 a6 a9 ab ab ab 
hi hi ae c7 88 55 00 27 00 00 09 00 33 4c 86 61 96 93 b0 8c ab a9 aa ab ab 
hi hi ae c7 88 55 00 27 00 00 09 00 7a 5a 82 61 96 93 b0 8f ab a8 aa ab ab 


hi hi ae c7 88 55 08 62 ff 0d 00 00 36 66 7a 61 96 93 b0 71 ac aa ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 0d 62 ff 0d 00 00 a7 5f 82 61 96 93 b0 87 ac aa ac ac ac 
hi hi ae c7 88 55 12 62 ff 1a 00 00 49 4d 7e 61 96 93 b0 60 ac a9 ac ac ac 
hi hi ae c7 88 55 17 62 05 0d 00 00 5d 59 85 61 96 93 b0 5f ac a9 ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 1c 62 0a 0d 00 00 9d 46 76 61 96 93 b0 85 ac a9 ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 01 62 ff 0d 00 00 2f 42 89 61 96 93 b0 89 ac a9 ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 06 62 ff 0d 00 00 8d 46 6f 61 96 93 b0 a2 ac a9 ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 0c 62 05 0d 00 00 71 32 86 61 96 93 b0 8c ac a9 ab ac ac 
hi hi ae c7 88 55 11 62 ff 1a 00 99 42 3a 74 61 96 93 b1 8d ac a9 ab ab ac 
                  ^^ OBC-Bit Errors Channel 2A  Normalwert = 00 !  
26.02.1999 1330 UTC

hi hi ae c7 88 55 00 64 40 1e 09 2d 6e 57 8f 5f 92 8f b0 77 b3 b0 b2 b3 b3 
hi hi ae c7 88 55 00 64 36 1e 09 2d a0 62 88 60 92 90 b0 61 b0 b2 b3 b3 b3 
hi hi ae c7 88 55 00 64 3b 1e 09 2d 68 6a 85 60 92 90 b0 60 b3 b0 b2 b2 b3 
hi hi ae c7 88 55 00 64 34 1e 09 2f 2e 6d 86 60 92 90 b0 6a b3 af b2 b2 b3  
hi hi ae c7 88 55 00 64 31 1e 09 2e 65 74 89 60 92 90 b0 75 b3 2a b1 b2 b3  
04.12.99 1240 UTC

hi hi ae c7 81 55 00 d8 5b 9c 09 04 3b 9e 6a 60 92 90 b0 94 b9 b6 b7 b9 b7  
hi hi ae c7 81 55 00 d8 5b 9c 09 04 30 7c 74 60 93 91 b0 73 b9 b6 b7 b9 b7  
hi hi ae 07 81 55 00 d8 5b 9c 09 04 3e 57 87 47 94 92 b0 92 b9 b6 b7 b9 b8
03.09.2000 1400 UTC

                                       .. .4 56 85 82 8e 70 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 87 45 54 59 84 81 8e 76 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 87 40 59 54 85 81 8e 74 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 87 3b 5b 53 85 82 8e 4a 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 87 38 5c 54 85 82 8e 81 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 88 36 5e 53 85 82 8e 77 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 8a 35 60 51 86 82 8f 74 85 84 87 86 7b 
hi hi a6 03 88 d5 8f f3 05 25 00 24 8c 36 63 51 86 83 8f 57 86 84 87 86 7b 
17.02.2006 1614 UTC

Beobachtungen der Telemetriebake können an lab@jarl.or.jp geschickt werden.

Archiv Telemetrie

Telemetriefiles Archiv CW Telemetrieframes FO-29

Mode JD Uplink

145.850 MHz , 145.870 MHz , 145.890 MHz und 145.910 MHz  (FM Manchester AX.25)

Mode JD Downlink

435.910 MHz  (1k2 USB  PSK AX.25)
imgPSK Bake 09.03.99 1545 UTC; [8s]

Call

8J1JCS

Mode JD Mailboxbefehle

*** CONNECTED to 8J1JCS 
  ------ JAS-2 Mailbox Availlable commands ------ 
B        : List file headers addressed to ALL 
F        : List file headers from latest 
F        : List file headers since posted day 
H        : Show help message 
K        : Kill a file number 
M        : List file headers addressed to current user 
Q        : Disconnect(quit) JAS-2 mailbox 
R        : Read a file number 
U        : List current user(s) 
Y        : More display 
W        : Write a file
Frameaufbau
Frame 0 (F0):                         Frame 1 (F1): 
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09         00 01 02 03 04 05 06 07 08 09  
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19         10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29         20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Systemstatus
 bit  contents           1    0 
------------------------------------ 
F0_00  0   Frame No.        ---    0 
       1   Main Relay       OFF   ON 
       2   DCM               ON   OFF 
       3   SRAM              ON   OFF 
       4   Packet       0:     1:      0: 
       5   Packet       0:OFF  0:1200  1:9600 
       6   JTA               ON   OFF 
       7   JTD               ON   OFF 
F0_01  0   GAS               ON   OFF 
       1   SAS               ON   OFF 
       2   --- 
       3   --- 
       4   --- 
       5   --- 
       6   --- 
       7   --- 
F0_02  0   UVC               ON   OFF 
       1   UVC Level          2     1 
       2   PCU Mode        MANU  AUTO 
       3   PCU Level     0:    1:    1: 
       4   PCU Level     0:L1  0:L2  1:L3 
       5   Battery Mode    TLIC  FULL 
       6   Battery Logic   TLIC  FULL 
       7   --- 
F0_03  0   Data Collect Mode ON   --- 
       1   Data Replay Mode  ON   --- 
       2   Packet Mode       HK   --- 
       3   Packet Mode     DATA   --- 
       4   Digitalker Mode   ON   OFF 
       5   Digital Tx        FM   --- 
       6   --- 
       7   --- 
F1_00  0   Frame No.          1   --- 
       1   Engineering Data 
       2   CW Telemetry      ON   OFF 
       3   Engineering Data 
       4   Engineering Data 
       5   Engineering Data 
       6   Engineering Data 
       7   Engineering Data
Spin Period
bit 
F1_11  0   16384 [msec] 
       1    8192 [msec] 
       2    4096 [msec] 
       3    2048 [msec] 
       4    1024 [msec] 
       5     512 [msec] 
       6     256 [msec] 
       7     128 [msec] 
F1_10  0      64 [msec] 
       1      32 [msec] 
       2      16 [msec] 
       3       8 [msec] 
       4       4 [msec] 
       5       2 [msec] 
       6       1 [msec] 
       7     0.5 [msec] 
F1_14  Sun Angle
Analog Data and Equations
F0_15  Solar Current             I=N*9.804                    [mA] 
F0_16  Battery Current           I=-(2000-N*19.6)             [mA] 
F0_17  Battery Voltage           V=N*0.10761                  [V] 
F0_18  Battery Middle Voltage    V=N*0.04817                  [V] 
F0_19  Bus Voltage               V=N*0.09804                  [V] 
F0_20  +5V Stabilizer Voltage    V=N*0.02978                  [V] 
F0_21  -5V Stabilizer Voltage    V=N*0.05956                  [V] 
F0_22  +10V Stabilizer Voltage   V=N*0.059881                 [V] 
F0_23  JTA Tx Power             mW=N*6.4997-98.0863           [mW] 
F0_24  JTD Tx Power             mW=10^((N*0.04586+21.865)/10) [mW] 
F0_24  Battery Cell Temp.        T=-N*0.388375+81.883         [C] 
F0_25  Structure Temp. 1         T=-N*0.388375+81.883         [C] 
F0_26  Structure Temp. 2         T=-N*0.388375+81.883         [C] 
F0_27  Structure Temp. 3         T=-N*0.388375+81.883         [C] 
F0_28  Structure Temp. 4         T=-N*0.388375+81.883         [C] 
F1_12  GAS-X                    nT=N*490.196                  [nT] 
F1_13  GAS-Z                    nT=N*490.196                  [nT] 
F1_18  Solar Panel Temp. 1       T=N*2.26778-283.67           [T] 
F1_19  Solar Panel Temp. 2       T=N*2.26778-283.67           [T] 
F1_24  Solar Panel Temp. 3       T=N*2.26778-283.67           [T] 
F1_23  JTD Tx Temp.              T=-N*0.388375+81.883         [C]

Digitalker Downlink

435.910 MHz (FM)

imgDer erste Test des Digitalkers Ende November 1996
imgDigitalker Weihnachten 25.12.1996
imgDigitalker Neujahr 04.01.1997
imgDigitalker 24.03.99
imgDigitalker 04.05.99
imgDigitalker 18.11.1999
imgDigitalker 14.08.2000


FM über Lineartransponder

Mit dem erfolgreichen Start von HAMSAT im Mai 2005 wurde durch die AMSAT Indien die Möglichkeit der Linear-Transponderbenutzung in der Betriebsart Frequenzmodulation (FM) publiziert. Natürlich ist das prinzipiell möglich, es sollen hier aber einige Punkte angesprochen werden, dies, zumindest in unseren Regionen, nicht zu tun.

Bei jeder Modulation - auch bei FM - erscheinen neben den eigentlichen Trägerfrequenzen und den durch den Hub bedingten Frequenzänderungen noch die Seitenfrequenzen aus Träger plus NF und Träger minus NF. Der Frequenzhub entspricht der Amplitude des NF-Signals, also der NF-Lautstärke. Im Amateurfunk wird als höchster Frequenzhub 3 kHz verwendet. Auch wenn man einen relativ geringen Hub verwendet (der nicht größer, als die höchste vorkommende NF ist) ergibt sich eine Bandbreite etwa 12 KHz.

Hub= 3 kHz, f (NF max) = 3 KHz
Bandbreite (FM) = 2 × (3 kHz + 3 kHz) = 12 kHz

Stationen, bei denen eine zu hohe NF-Lautstärke am Modulator eingestellt ist oder die einen höheren Frequenzbereich als bis 3 kHz übertragen, haben demzufolge eine noch größere Bandbreite. Dies äußert sich häufig in Verzerrungen auf der Empfängerseite oder in Störungen in Nachbarkanal-Frequenzbereichen. Der Diskriminator eines FM-Empfängers kann die CW oder SSB Signale der anderen Stationen nicht detektieren. Andererseits werden die CW und SSB Signale stark vom breiten Spektrum des FM Signals überlagert. In vielen Ländern mit hoher Amateurfunkdichte (und dazu gehören wir in Westeuropa) ist diese breitbandige Modulationsart also ein unakzeptabler Mode für die Nutzung des ohnehin sehr eng begrenzten Frequenzspektrums eines Lineartransponders. In Regionen mit wenigen Amateurfunkstationen spricht dagegen nichts für die Nutzung von FM beim Transponderbetrieb. Außer vielleicht der Energiehaushalt der Batterien des Satelliten ...

OSCAR Bandplan für Lineartransponder

Die Bandbreite des FO-29 Transponders von 100 KHz sollte gemäß dem internationalen Bandplan für OSCAR Satelliten zu jeweils 30% für CW, Mixed Mode und SSB genutzt werden. Somit bleiben 30 KHz für jedes Segment. Ein FM Signal belegt damit schon ein halbes Segmentes. Theoretisch und ungeachtet dieser Grenzen könnten 8 Stationen im FM Mode den Transponder benutzen.

Bei SSB wird nur ein Seitenband benutzt, die Bandbreite ergibt sich hier aus der Differenz der höchsten und der niedrigsten NF-Frequenz. Da f (NF min) relativ gering ist gegenüber f (NF max), gilt die Bandbreite als etwa f (NF max). Setzen wir hier wieder unsere 3 KHz an, sind wir bei einem Viertel der FM Bandbreite. Theoretisch könnten nun 32 Stationen im SSB Mode den Transponder nutzen....

Bei CW (Amplitudenmodulation) ist die erforderliche Bandbreite von der Tastgeschwindigkeit und der zulässigen Signalverzerrung abhängig. Der Tastimpuls besteht aus einer Grundwelle und den Oberwellen. Die Anzahl der einzelnen Oberwellen begründen jeweils ein im Ton weiches, schmalbandiges oder ein hartes, breitbandiges A1A-Telegrafiesignal. Die Anstiegszeit eines Impulses verringert sich mit steigendem Oberwellenanteil. Die PARIS Methode wird zur Bestimmung der CW-Geschwindigkeit verwendet. Das Wort PARIS hat eine Länge von exakt 50 Punkten, inklusive Zeichenabstand. Basierend auf dieser Methode erzeugt ein CW Signal von 12 WPM genau 600 Punktlängen je Minute bzw. 10 Punkte pro Sekunde. Erzeugt man eine kontinuierlich Folge von Punkten, bei einer Geschwindigkeit von 12WPM ist das Ergebnis ein 5 Hz Rechtecksignal. Wird ein HF-Signal mit dieser Folge getastet erhält man einen Träger mit 2 Seitenbändern in 5 Hz Abstand, also ein 10 Hz breites Signal.

Deshalb empfiehlt die AMSAT und die IARU den FM Mode NICHT über Linear-Transponder zu verwenden.

Betriebstechnik

Das Arbeiten über Lineartransponder erfordert eine bestimmte Betriebstechnik. Die durchschnittliche Hörbarkeit bei einem Überflug liegt bei etwa 14 Minuten (VU-52) und etwa 20 Minuten (FO-29, AO-7). Die maximale Dopplershift beträgt je nach Mode J oder Mode B etwa +/- 10 kHz. Die meisten Transponder arbeiten linear invertierend. Ein Uplinksignal von z.B. 145.970 MHz wird dabei ohne Berücksichtigung der Dopplershift auf 435.830 MHz umgesetzt (Mode J, FO-29). Ein Mode-J-Filter ist fast unerlässlich, da die Empfangsfrequenz der dreifachen Sendefrequenz sehr nah kommt. Ein Zustopfen des 70cm-RX wäre die Folge.

Am einfachsten ist es natürlich, die meisten Regelaufgaben vom PC erledigen zu lassen. Voraussetzung für einen optimalen Betrieb sind also folgende Punkte:

Ich benutze die in Klammern angegebenen Programme. Hier gibt es unzählige Softwarelösungen für alle möglichen Betriebssysteme und Geldbeutel. Das Optimum muss jeder für sich selber finden.

Je schmalbandiger die Betriebsart (CW, SSTV, PSK) umso wichtiger ist die Doppler-Korrektur.

Gängige Praxis ist es im QSO NUR die Uplinkfrequenz zu ändern. Die Downlinkfrequenz bleibt konstant. Solange man sich selbst in der richtigen Tonhöhe zurückhört, wird man auch richtig gehört. Dadurch "wandert" man zwar im Laufe des QSO über den Uplinkbereich, wenn aber alle nach dieser Regel handeln, kommt es untereinander zu keinen Störungen. Also:

  1. freie Frequenz im Downlink suchen
  2. Im Uplink senden (CW-Zeichen , Pfeifen, .... oooola oooola :-))
  3. Die TX-Frequenz solange verändern, bis das eigene Signal in der richtigen Tonhöhe gehört wird

Die weitaus aufwendigere Methode, Uplink und Downlinkfrequenz gleichzeitig nach Dopplerfrequenz zu korrigieren, setzt eine computergesteuerte Lösung voraus und muss zudem auch von beiden Stationen gleichzeitig vorgenommen werden. Voraussetzung für diese Synchronisation sind aktuelle Keplerdaten und exakt synchronisierte PC-Uhren beider QSO Partner.


SSTV über FUJI OSCAR 29
NF Spektrum SSTV Signal Scottie

SSTV gehört zu den schmalbandigen Betriebsarten. Das Signal wird im Uplink in LSB gesendet, der Downlink wird in USB empfangen. Es wird also nur ein Seitenband benutzt, die Bandbreite ergibt sich aus der Differenz der höchsten und der niedrigsten NF-Frequenz. Alle Bildinformationen werden im NF-Bereich kodiert, die untere Frequenz für Schwarz liegt bei 1,5 KHz, die obere Frequenz für Weiß bei 2,3 KHz, Zeilen- und Bildsynchronsignale liegen bei 1,2 KHz. Rechts ist das NF-Spektrum eines SSTV Signals zu sehen.
Somit ergibt sich eine effektive Bandbreite von 1,1 KHz. Eine hervorragende Quelle für theoretische Betrachtung ist hier: http://www.qsl.net/do2uf/sstv/ss-sstv.html

Die Übertragungsdauer eines Bildes ist vom gewählten Modus abhängig. Die in der Praxis am häufigsten angewendeten sind hier dargestellt.

Modus      Farbe  Zeit[s] Zeilen
--------------------------------------
Robot 36     YC    36      240    
Robot 72     YC    72      240    
Martin M1   RBG    114     240 
Martin M2   RGB    58      240 
Scottie 1   RGB    110     240 
Scottie 2   RGB    71      240 
Scottie DX  RGB    269     240 

Zur QSO Praxis über Satelliten eignen sich natürlich nur "schnelle" Bilder. Der Kompromiss liegt hier zwischen Qualität und Informationsgehalt. Je nach Orbit des Satelliten ist eine häufige Korrektur der Frequenzen (Dopplerkorrektur) notwendig. In langsam übertragenen Bildern sind diese Korrekturen durch Farbsprünge sichtbar.

img So klingt ein schwaches SSTV Signal im Modus Robot 36 über den FO-29 Transponder

Bei niedriger Elevation (kaum Dopplerkorrektur notwendig) kann man auch Modi wählen, die etwas mehr Zeit für eine Bildübertragung benötigen. Meist sind dann aber auch die Feldstärken geringer und die Auswirkung von Störungen im Bild direkt sichtbar.

SSTV FO-29 Martin 1 SSTV FO-29 Martin 2
Mode Martin 1                               Martin 2 
SSTV FO-29 Scottie DX SSTV FO-29 Robot 72
Mode Scottie DX                             Robot 72 

Die Bilder wurden am 10.05.2005, über FO-29 in LSB gesendet (Downlink USB). Der Satellit war etwa 2700 km entfernt.
Man kann sehr deutlich die Qualitätsunterschiede zwischen den verschiedenen Modi erkennen. Die besten Ergebnisse erreicht man mit Scottie DX, allerdings braucht das Bild fast 5 Minuten.


HELLSCHREIBEN über FUJI OSCAR 29

Eine weitere sehr schmalbandige Betriebsart ist Hellschreiben. Die zu übertragenen Zeichen werden nicht kodiert, sondern Pixel für Pixel übertragen - jeder Pixel für 8 ms, ein komplettes Zeichen in 0,4 s.
Rudolf Hell entwickelte das Verfahren um 1930. Von Siemens wurde es als als "Feldhell-Gerät" zu militärischen Zwecken weiter entwickelt.

Feld-Hell FO-29
PSK31 über FUJI OSCAR 29
PSK31 FO-29

Auch für PSK31 sind sehr geringe Leistungen notwendig. Ich habe mit ca. 5 Watt das Signal bis zum LOS des Satelliten lesen können (4000km Entfernung !)


FUJI-Diplom

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Die Bedingungen für das FUJI-AWARD erfährt man unter JARL Awards (Fuji Satellite)

QSL

QSL-Karte von FO-29 Vorderseite QSL-Karte von FO-29 Rückseite

Empfangsberichte (mit SASE) an :

Technical Lab. JARL
1-14-5 Sugamo, Toshima-ku
Tokyo, 170-73 , Japan