VUSAT-OSCAR 52 (VO-52, HAMSAT)

Indiens 9. Weltraumstart einer PSLV-C6 Rakete erfolgte am 05.05.2005, um 0444 UTC vom nagelneuen Launch-Pad des Satish Dhawan Space Center in Sriharikota (Bucht von Bengal). Ungefähr 18 Minuten später wurde CARTOSAT-1 Satellit erfolgreich in seine sonnenysynchrone Bahn auf 632 x 621 Kilometer Höhe ausgesetzt. 40 Sekunden danach erfolgte die Seperation des VUSAT-1 Satelliten. Die Inklination beträt 97.8°.

Orbital Parameter

Name  VO-52
NORAD # 28650
COSPAR Bezeichnung  2005-017-B  
Inklination (Grad)  97.910
RAAN  263.203
Excentrizität 0.0028440
ARGP  39.822
Umläufe pro Tag 14.80873952
Periode 1h 37m 14s (97.23 Min)
Semi-major axis 7005 km
Perigäum x Apogäum  607 x 646 km
Bstar (drag Faktor) 0.000077183 1/ER
Mean Anomaly  320.507

Downlink

145.875MHz - 145.925MHz USB/CW
Beacon Indian transponder : 145.940MHz continue carier signal
Beacon Dutch transponder : 145.860MHz 12WPM with CW message

Uplink

435.225MHz to 435.275MHz LSB/CW

Call

HAMSAT

Status

aktiv

Die Transponder arbeiten linear invertierend. Ein Uplinksignal von z.B. 435.255 MHz wird dabei ohne Berücksichtigung der Dopplershift auf 145.895 MHz umgesetzt.

FM über Lineartransponder

Mit dem erfolgreichen Start von HAMSAT 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 ...

Die Bandbreite des HAMSAT Transponders von 50 KHz sollte gemäß dem internationalen Bandplan für OSCAR Satelliten zu jeweils 30% für CW, Mixed Mode und SSB genutzt werden. Somit bleiben 15 KHz für jedes Segment. Ein FM Signal belegt damit schon ein ganzes Segmentes. Theoretisch und ungeachtet dieser Grenzen könnten 4 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 16 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 (VO-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).

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

• neue Keplerdaten des Satelliten
• aktuelle Uhrzeit (Synchronisation der PC Uhr mit World Time Servern)
• Software zur Visualisierung der aktiven Satelliten (Orbitron)
• Software zur Steuerung des Antennenrotors (WISAT)
• Software zur Frequenzänderung (Dopplerkorrektur) am Transceiver (WISAT)
• Software zum Betrieb für digitale Modi (WISP, Paxon, MMSSTV)
• evtl. Modem / Soundkarte für digitale Betriebsarten (PSK, SSTV, Packet)
• Kopfhörer benutzen, da das empfangene Signal vom Lautsprecher im FM/SSB Modus wieder über das Mikrofon gesendet wird (Echo)

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 HAMSAT

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.

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.

Die beiden Bilder wurden am 10.05.2005 über VO-52 in LSB auf 435.282 MHz (manuelle Dopplerkorrektur) gesendet, Downlink USB auf 145.875 MHz. Das Testbild im Modus Robot 36, das zweite Bild im Modus Robot 72.
Das gibt noch viel Spielraum für Experimente....

HELLSCHREIBEN über HAMSAT VO-52

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.

Homepage und weitere Info's

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