卫星和空间通信
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业余无线电卫星通讯之自制螺旋天线控制紫丁香1号(Lilacsat1 LO-90)业余卫星

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硬件配置:
1、    UV电台:Yaesu FT817 857 897 847 ICOM 910 9100 TS790 2000 等设备均可
2、    SDR接收机:RTL2832 、B210、Hackrf等SDR设备
3、    Yaesu G5500 旋转器
4、    435MHz 圆极化天线、145MHz 八木天线
5、    LNA前置放大器
软件配置:
1、    M6SIG 制作的LIVECD(特别感谢M6SIG制作的这个LIVECD,功能齐全,可以独立安装硬盘,解决了紫丁香团队发布的livecd保存配置文件的一些问题)
2、    业余卫星软件(软件通过omnirig控制电台发射指令控制紫丁香拍照下传图像数据,有兴趣的请到QQ群共享中下载)
3、    相关技术资料:(DK3WN、Daniel网站)
①    Daniel关于紫丁香卫星技术文章:http://destevez.net/tag/lilacsat/
②    http://www.dk3wn.info/


操作方法:
一、工欲善其事,必先利其器——准备螺旋天线和前置放大器
1、制作435MHz螺旋天线
    早期在尝试接收紫丁香1号业余卫星下行数据信号时发现使用现有的10单元普通八木天线接收下行信号,紫丁香1号卫星下行信号强度很好,当卫星仰角大于10°时,接收机就已经可以接收很强的数据信号,但是经过多次尝试都无法完整解码紫丁香1号照片数据。经过咨询BG2BHC得知,紫丁香1号使用1/4波长单极天线,卫星的自旋造成信号周期性强弱变化,Gnuradio在解码时误码率太高,特别是图像数据前几个数据包一旦无法成功解码,后边所有数据包都是无效的,无法还原图像信息。因此为了解决卫星自旋引起的信号衰落,地面站配置圆极化天线可以将自旋引起的衰落现象降到最小。而《业余卫星通讯手册》介绍的螺旋天线满足了这个要求。详细图纸、制作方法请阅读《业余卫星通讯手册》相关章节。
    心动不如行动,立马交给万能的淘宝采购主要材料制作螺旋天线:
①    主梁:令克棒(强度高、绝缘,淘宝买一根4节5米的可以做两根天线)
②    阵子支架:∅8mm空心玻璃钢风筝杆(强度高、绝缘)
③    阵子:∅6mm铝管(便宜、质量轻、耐氧化)
④    反射器:金属滤网(质量轻、风阻小、容易裁剪)
2、BU-435 LNA前置放大器
    LNA在业余卫星通讯中的效果非常明显!BD9BU制作的这款前置放大器借鉴 ICOM9100配套的AG35系列产品,低噪声高增益,支持馈线供电、Icom910x、Yaesu ft8x7电台CAT控制自动收发切换,内置滤波器有效消除卫星VHF上行信号引起的干扰,效果非常好!!
二、安装硬件
    1、利用舞台用铝合金桁架制作支架,将Yaesu G5500旋转器安装支架顶端,使用6061铝合金管做天线主梁,UV两幅天线分别安装横梁两端,硬件示意图如下:
    ①435MHz螺旋天线——>馈线——>BU435前置放大器——>馈管——>LNA同轴供电器——>Hackrf SDR——>电脑一(安装M6SIG 制作的Ubuntu系统)
    ②145MHz八木天线——>馈线——>Yaesu FT857电台——>马工linkall数据盒子——>电脑二(安装WIN7操作系统和业余卫星控制软件)
三、安装软件
    1、电脑一安装M6SIG制作的Ubuntu系统,此系统完美解决紫丁香官方Livecd保存配置麻烦,U盘启动速度慢的问题。系统内集成了业余无线电软件和相关SDR硬件的驱动,具体安装步骤如下:
    ①下载M6SIG 制作的GPG系统镜像文件数据包
    ②利用linux系统解压出镜像文件
    ③利用UltraISO讲ISO镜像文件写入空白U盘
        ④用制作好的U盘启动Ubuntu系统
    ⑤在系统软件中选择安装系统到硬盘(注意 保存电脑原有数据)
    2、电脑二使用普通WINXP、WIN7系统均可
    3、电脑一开机启动Ubuntu系统,启动相关软件
    ①编写脚本利用rotctld 控制Yaesu G5500旋转器:5500.sh
        sudo chmod 666 /dev/ttyS1
                sudo rotctld  -m 603 -r /dev/ttyS1 -s 9600  -C write_delay=1,timeout=1000,post_write_delay=1,max_el=90,max_az=360,min_az=1,min_el=1,retry=1   -T   127.0.0.1  -t7777 &
(注:此脚本将G5500旋转器安装在电脑一COM2端口,将旋转器服务绑定在本机7777端口,随后Gpredict卫星追踪软件设置需要相关信息,hamlib详细使用方法请参考www.hellocq.net论坛BG9AGZ相关帖子http://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=354724)
    ②配置Pgredict联机Yaesu G5500旋转器控制天线自动追踪卫星
     4、电脑二安装业余卫星控制软件和Omnirig 控制发射机发送卫星上行指令
        (此处也可以使用Daniel利用direwolf方法发送指令,具体资料请参考http://destevez.net/2017/01/open-telecommand-for-by70-1/  M6SIG livecd已安装相关软件和脚本)
四、紫丁香1号操作方法
    1、开机电脑一——>开机FT857发射机(请设置PKT模式)——>打开业余卫星软件
    2、开机Yaesu G5500——>LNA同轴供电器供电——>开机电脑二启动Ubuntu系统——>先运行5500.sh 旋转器联机脚本——>运行Gpredict软件联机G5500旋转器自动追星——>运行配置 紫丁香1号proxy 文件(lilacsat_proxy_setup)——>运行紫丁香1号Proxy文件(lilacsat_proxy)——>管理员权限运行GRC——>在GRC中打开两个脚本(frontend_lilacsat1_rx_rtl.grc,demod_lilacsat-1-k4kdr.grc)——>先后运行两个脚本frontend_lilacsat1_rx_rtl.grc,demod_lilacsat-1-k4kdr.grc
      3、当紫丁香1号过境时,看电脑二GRC软件调试信息中出现解码成功的信息时,在电脑一中控制FT857发射指令00一次,等待十秒钟左右在紫丁香下行频率就会出现连续的数据信号,当完整收到图像数据前几个数据包时,软件会自动弹出图片框显示图片信息。

    至此,操作紫丁香1号业余卫星的简单方法步骤已经介绍完毕,因为我对Ubuntu操作系统不熟悉,实际使用过程中存在的很多问题此文章并未完全写清楚,有兴趣的朋友遇到问题请百度搜索寻找解决方法。其实解决问题的过程也是学习的过程,欢迎大家加入QQ群:287540660交流讨论。
    “厉害了我的国,厉害了我的哈工大”。未来我国将建立天宫空间站,将更多的卫星送入太空(右图为哈工大2018年随嫦娥四号发射的月球轨道卫星)。我做为一名业余无线电爱好者,利用业余时间,学习科学知识,提升自己的技术水平,让我们的业余爱好玩得开心,玩出精彩!
        祝伟大祖国繁荣昌盛,更加强大!!

感谢:
     BG2BHC技术指导  
     BD9BU 前置放大器  
     M6SIG 提供Ubuntu Livecd  (可以独立安装硬盘,真的非常好用
     BG9AGZ 提供Ubuntu下通过rotctld控制电台和Yaesu g5500旋转器方法
参考资料:
     紫丁香1号官网:http://lilacsat.hit.edu.cn/?page_id=594
     螺旋天线计算器:http://www.vk2zay.net/calculators/helical.php
     Daniel关于紫丁香卫星技术文章:http://destevez.net/tag/lilacsat/


[ 此帖被bg6lqv在2017-10-21 18:10重新编辑 ]
2017-10-06 23:37:56
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