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.
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
Mode JA (analog) Bake
435.795 MHz (CW)
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)
Die Transponder arbeiten linear invertierend. Ein Uplinksignal von z.B. 145.970 MHz wird dabei ohne Berücksichtigung der Dopplershift auf 435.830 MHz umgesetzt.CQ-Ruf von IW3BAS im Mode JA am 04.12.1999QSO mit F1DPI im Mode JA am 03.09.2000, 1410UTC
Dekodierung der Telemetrie im Mode JA
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
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)
PSK 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)
Der erste Test des Digitalkers Ende November 1996
Digitalker Weihnachten 25.12.1996
Digitalker Neujahr 04.01.1997
Digitalker 24.03.99
Digitalker 04.05.99
Digitalker 18.11.1999
Digitalker 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 …
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:
- 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-PC)
- Software zur Frequenzänderung (Dopplerkorrektur) am Transceiver (WISAT-PC)
- 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)
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:
- freie Frequenz im Downlink suchen
- Im Uplink senden (CW-Zeichen , Pfeifen, …. oooola oooola :-))
- 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
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. 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.
Mode Martin 1 Martin 2
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.
PSK31 über FUJI OSCAR 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
Die Bedingungen für das FUJI-AWARD erfährt man unter JARL Awards (Fuji Satellite)
QSL
Empfangsberichte (mit SASE) an :
Technical Lab. JARL
1-14-5 Sugamo, Toshima-ku
Tokyo, 170-73 , Japan