Auf dieser neuen Unterseite möchte ich über den Funkbetrieb "via Satellit" berichten. Sie ist noch im Aufbau und wird nach und nach mit Inhalt und Fotos gefüttert.
Andreas im Garten vor dem 1,10 m Offset-Spiegel mit Antenne und LNC (LowNoiseConverter).
Der erste Satellit "Sputnik 1" wurde am 04. Oktober 1957 durch die UDSSR gestartet. Schon 4 Jahre später gab es den ersten Amateurfunksatellit "Oscar 1". OSCAR steht für "Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio". Jeder Amateurfunksatellit erhält eine fortlaufende Nummer. Inzwischen hat es über 100 Amateurfunksatelliten gegeben.
Die Bauteile meiner Satellitenfunkstation von links: Funkgerät für das 144 MHz, 433 MHz und 1,24 GHz-Band. Verteiler für Sende/Empfangsumschaltung. GPS gespeister externer Korrektur-Oszillator. Sendekonverter 144 MHz auf 2,4 GHz. Stromversorgung. Im Hintergrund die Fernspeiseweiche zur Stromversorgung des LNC, der an der Antenne montiert ist.
Die Geräte von der Kabelseite. Es fehlt noch das Kabel vom Sendekonverter zur Antenne.
Meine ersten Erfahrungen sammelte ich 1983 mit den sowjetischen Satelliten Radio Sputnik (RS) 5 bis 8. Als erdumlaufende Satelliten, hatten sie einen Auf- und Untergang wie z.B. die Sonne. Allerdings lagen zwischen Auf- und Untergang nur ca 20 bis 25 Minuten. Das bedeutete, die Antennen mussten dem Satelliten folgen oder man konnte nur zu den Auf- bzw. Untergangszeiten Funkbetrieb machen. Es waren sog. LEO-Satelliten (Low Earth Orbit), sie umkreisten die Erde in einer Höhe von ca. 800 km. Ich kann mich noch sehr gut erinnern wie cool es war, als ich zum ersten mal meine eigene Stimme aus dem Orbit hören konnte !
Die Berechnung der Auf- und Untergangszeiten mit ihren Himmelsrichtungen erfolgte auf den ersten privaten Computern mit einfachen BASIC-Programmen und in Folie eingeklebten, drehbaren Papierscheiben. Für die Funkverbindung ZUM Satelliten (up-link) nutzte ich das 2 m "UKW"-Band (144 bis 146 MHz). Die Sendefrequenz VOM Satelliten zur Erde (down-link) lag im oberen 10 m - Kurzwellenband (28 MHz). Für den Funkbetrieb reichten also relativ einfache Antennen aus. Parabolantennen waren nicht nötig.
Die Sende- und Empfangsantenne im Brennpunkt des Offset-Spiegels mit dem darunter montierten LNC. Er setzt das 10 GHz Empfangssignal vom Satelliten in das 433 MHz-Band um. Die dünnen Koaxialkabel sind noch Provisorien, sie werden demnächst gegen höherwertige Kabel getauscht. Auch ein Winkelstecker muss noch montiert werden....
Sehr gut kann ich mich an den "Friedens"-Satelliten DOVE-OSCAR-17 (Start am 22.01.1990) erinnern. Er wurde von einem brasilianischen Funkamateur gebaut. Seine sog. Telemetriedaten (zum Betrieb des Sats wichtige Daten wie Akkuspannungen, Temperaturen, Lagewinkel u.s.w.) wurden im sog. Packet-Radio vom Satelliten zur Kontrollstation auf der Erde übertragen. Damit konnten viele Funkamateure diese Daten empfangen und sich so ein besseres Verständnis der technischen Zusammenhänge erarbeiten.
Nicht jeder Amateurfunksatellit ist ein reiner Amateufunksatellit. Teilweise werden auch kommerzielle Raumfahrzeuge mit einer Amateurfunktechnik versehen. Das spart enorme Mengen Geld ein und verschafft mehr Möglichkeiten die privat finanzierte Amateurtechnik in den Weltraum zu bringen. Zudem steht sehr viel mehr elektrische Energie zur Verfügung, da man nicht auf winzige PV-Module und Akkus angewiesen ist. So ist z.B. auch in der bekannten Weltraumstation ISS Amateurfunktechnik verbaut und ermöglicht insbesondere Schulstationen den Kontakt zu den Astronauten. Die Schüler können den Astronauten Fragen stellen und ihren Antworten live aus dem Weltall lauschen. Was für eine Bereicherung der naturwissenschaftlichen Schulfächer !
Mit Qatar-OSCAR 100 (QO-100) wurde ein neuer Meilenstein erreicht. Es ist der erste kommerzielle und geostationäre Satellit mit einer Amateurfunk-Nutzlast an Bord. Er wurde 2018 gestartet und ging für Funkamateure 2019 in Betrieb. Zur Zeit baue ich an einer Satelliten-Funkstation, die QO-100 nutzt. Da es ein kommerzieller, geostationärer TV-Satellit ist, können die Funker ihre Antennen fest auf den Sat ausrichten. Genau so, wie wir es seit langer Zeit mit den bekannten TV-Satelliten wie z.B. "Astra" kennen. Praktisch ist auch, das man kommerzielle und somit preiswerte Offset-Parabol-Antennen aus dem TV-Bereich nutzen kann. QO-100 steht über Zentralafrika in ca. 35800 km Höhe. Die Ausrichtung der Antenne ist deshalb - wie bei Astra - kein Problem.
Für den Aufbau der QO-100-Satelliten-Funkstation muss ich mich mit für mich neuen Bereichen der Funktechnik beschäftigen. Das liegt zum einen an den hohen Frequenzen und zum anderen an der verwendeten Technik der Funkgeräte und Antennen. Bisher war das 70 cm Band (433 MHz) mein höchster Frequenzbereich. Der up-link zum Satelliten liegt jedoch bei 2,4 GHz (2400 MHz) und der down-link sogar bei 10 GHz (10 000 MHz). Wlan und Mikrowellenöfen arbeiten z.B. im 2,4 GHz-Bereich. Diese Frequenzen verlangen eine ganz andere Technik. Das betrifft die Mechanik ebenso wie die Elektrik. Antennenkabel wie sie im Kurzwellen- oder UKW-Bereich verwendet werden, sind z.B. in diesen Frequenzbereichen praktisch nicht verwendbar. Es gibt hier auch keine fertigen Funkgeräte zu kaufen, die man einfach an eine Antenne anschließen könnte. Es benötigt mehrere Module, um daraus jeweils einen eigenständigen Sende- und Empfangszweig zu bauen. Die Module müssen aufeinander abgestimmt und Parameter programmiert werden. Als Empfänger wird heute sog. SDR-Technik (Software Defined Radio) verwendet. Diese Technik ermöglicht unter anderem in einen ganzen Funkbereich hinein "zu sehen" und somit sofort einen Überblick über vorhandene Signale/Funkstationen zu erhalten. Für mich ein sehr faszinierendes Neuland !
Eine SDR-Darstellung der Telegrafie-Kennung von QO-100. Oben das sog. Spektrum und unten die Darstellung des Signals im sog. "Wasserfall". Im Wasserfall ist oben der aktuelle Zeitpunkt, nach unten blickt man in die Vergangenheit, die Signale verschwinden also nach ein paar Sekunden nach unten aus dem Bildschirm.
So sieht der Funkbetrieb dann am Funkgerät aus. Oben die Empfangsfrequenz 433,67693 MHz und unten die Sendefrequenz 144,17498 MHz. Die Sende- und Empfangskonverter setzen diese Frequenzen dann um in die Sende- und Empfangsfrequenzen des Satelliten (Uplink 2,4 GHz, Downlink 10 GHz). Unten im Bild das Spektrum und die Wasserfalldarstellung des unteren Bandbereiches des Satelliten. Die senkrechten Linien sind dabei die empfangenen Signale.