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关于  第一颗地球同步卫星业余无线电转发器QO-100(20200225更新) [复制链接]

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离线峰回路转
 
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579
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2019-03-03

   更新记录:20190304 更新到接收设备总结
                   20190305 更新到功放设备总结
                   20190318 更新一个官方介绍资料
                   20190718 更新馈源部分 DATV预告片.今天回看了一下这个帖子,感觉乱糟糟的。还好当时发帖时理清了大纲。主题还在。先这么更新吧,等全部发完,在整理一遍好了。
                    20190926 更新了全套DIY的频率转换器(带LNB基准,自动收发检测切换)+2.4G功放(-5DB_IN  40+DB_OUT),所有资料开源
                    20191222 更新一些演示图片
                    20200224 今天是在QO100第一次QSO的一周年日子,最后一次更新。
2021年1月28日
YC1HVZ 在印尼,QO100只有0.8度成功通联了。国内成都2.5 昆明4.3 丽江6.7 兰州2.1 这些都应该可以上的。

eshail2 资料 EsHail2-AMSAT-DL-latest.pdf (6374 K) 下载次数:42 附件为官方介绍资料,基本很详细了
18年12月,我在论坛看到了BA4TB的一个帖子,关于  第一颗地球同步业余卫星     ,经过一番折腾,终于在19年2月24日在这个同步卫星业余无线电转发器QO-100上完成了我的第一个QSO(BG0AUB -  PA3FYM)。期间学习到了很多知识和经验,感觉总体难度不大,在这里共享之,希望更多的中国HAM出现在QO-100.(本人非通讯行业专业人士,所有知识基本来自网络如有错误请见谅)
1:背景资料
其实QO-100只是挂载在Es’hail-2卫星上的一个载荷,定位在25.9E。这颗卫星是一颗商业通讯卫星。具体可以登录P4-A阶段的官方网站了解。
https://amsat-dl.org/eshail-2-amsat-phase-4-a    P4-A官方

https://forum.amsat-dl.org/index.php?board/3-es-hail-2-amsat-phase-4-a/    官方论坛
以下摘自上述网址;
在2018年11月15日从卡纳维拉尔角空军基地航天发射情结9号火箭是Es'hail-2 / P4A在佛罗里达州的40始于一个SpaceX的猎鹰。Es'hail-2 / P4A联合通过AMSAT-DL的技术领导下制定QARS(卡塔尔业余无线电协会)和Es'hailSat(卡塔尔卫星公司)主办,是第一颗地球同步业余无线电有效载荷。该卫星已在25.9°E到达其最终位置,并且窄的和宽波段转发分别于2018年12月23和上16/17。


2019年1月成功通过测试。转发器预计将于2019年2月开放供一般使用。应AMSAT德国eV,QARS和Es'hailSat的要求,AMSAT特此指定Es'hail-2 / P4A为卡塔尔-OSCAR 100(QO-100)。让第100颗OSCAR卫星成为地球静止轨道及其后的未来业余无线电卫星和有效载荷的指路明星。
QO-100使用的波段为上行s波段,下行ku波段具体划分如下;


可用频率分为宽带和窄带,窄带500k带宽,可使用ssb cw 窄带数字通讯的模式工作。宽带模式带宽8M,主要以DATV模式工作。
范围;
Es’hail-2卫星覆盖了几乎1/3个地球,国内地区覆盖主要在西部地区。如下图


很幸运我所在的地区有12.9度仰角,这个是关键哦。。。。(据国外HAM测试2.2度仰角仍然能通联工作,虽然官方推荐是10度)据提当地有没有角度,请使用卫星跟踪软件自行计算。卫星方位为:25.9E.也可以在这里在线计算:

https://satlex.it/pt/azel_calc-params.html?satlo=&user_satlo=25.9&user_satlo_dir=E&location=&la=44.32&lo=86.2&country_code=us&diam_w=90&diam_h=120    卫星角度计算
没有角度的可以在这里玩玩WEBsdr,提供了QO-100的窄带数据在线收听,和宽带数据查看。非常方便。(这是很有用的一个页面,上行数据的时候如果在这里看到了自己的信号那么,绝对上行OK了)。
https://eshail.batc.org.uk/           WEBSDR页面



2;设备
一提起Ghz,用新疆话来说就是,呕吼,老道频率了。。。。

其实似乎没那么复杂,先从简单的接受开始。
NB接收篇
天线:ku偏馈,在0区12度角度下,由于担心仰角太低信号不好,搞了120CM偏馈。实际来看90似乎就够用了。(90未经验证)
LNB:卫星电视接收用变频器即可,选用9750本振的LNB,但是注意一定要用PLL的。(后面会详细再提本振频率稳定性问题)
接收机:SDR方案,最简单的2832RTL-SDR,推荐使用内置TXCO温补晶振的。也就百十块淘宝。推荐使用AirSPY.动态范围非常好
有了这些就可以尝试接收QO-100转发器的下行信号了。
NB转发器下行频率范围10489.55 - 10489.80 如果使用9750本振LNB。中频输出在10489.675-9750.也就是在739M左右。因为lnb的本振稳定性不好。所有这只是个理论值,但是一定在这个附近。
当然也可以把LNB中频变频到70cm波段,直接使用全模式UV电台接收。

我的天线


使用的SR-3602 LNB


在10489.55接收的QO-100 cw信标。CQ CQ DE Eshail2,注意看有明显的频率飘逸,这就是LNB本振频率漂移引起的。
搞定了上面的东西,NB窄带信号就可以收下来了,但是解决LNB频率漂移的问题

WB 接收篇
WB宽带转发器主要工作模式是DATV也就是卫星电视那个模式。但是不同的是数据的符码率很低,一般低于1M.(商业一般在2-5M),业余无线电的datv模式200-500,这样占用的带宽iu低了很多。也有利于能量传输

上图为websdr wb转发器的截图。
具体看这里:
https://eshail.batc.org.uk/wb/
左侧占用两兆带宽的是信标信号。符码率2M,qpsk调制,DVB-S2格式。fec 2/3,这些是解调要使用的关键参数 。其实主要的频率和符码率。其他可以盲扫。WEBSDR网页有个聊天室,可以在那里发布使用的参数和协调频率交流。
解码设备普通的DVB接收机是达不到1M以下的低符码率的。英国的HAM有个DATV论坛。爱好者设计了一款专用于玩业余DATV的DVB接收机 MiniTioune  
·[url]http://www.vivadatv.org/[/url]  DATV论坛
MiNiTioune使用的dvb调谐器能直接输出TS数据流,通过FT2232高速usb模式传输给电脑


https://wiki.batc.org.uk/Minitiouner_Hardware  具体了解可以看这里的wiki。虽然他们只卖给俱乐部会员但是这个接收机是开源的。我查了一下使用的调谐器是深圳生产的,并且在淘宝上买不到,抱着试试看的态度给厂商发了一封邮件希望购买两只作为测试,结果很快得到了回复,顺利拿到了调谐器。于是就有了下面这个MiNiTioune By BG0AUB


洞洞板版本顺利测试ok。老外做教程很仔细,几乎是事无巨细,很容易成功。感谢这个项目的创建者。
顺理成章的有了pcb版本。


我增加了一个34063的12v-18v  提供H极化电压,板子虽然有点瑕疵,总算工作正常了。
解决了这个。就可以收看QO-100的宽带信标视频了。


注意接收频率,符码率。其他设置为自动即可。

总结一下接收:其实接收窄带信号几乎没有难度,只需要一个SDR设备+天线+LNB。网络如果好直接看WEBSDR,传输延时也在可接收范围内。宽带信号解调需要DIY设备,难度也不大,照猫画虎即可。关键是搞清楚流程就一切好办。当然如果想要舒舒服服顺手的用起来,免不了要花些功夫的。

发射篇
传统的方法无非是uv段+上变频,可是SDR设备的出现给我们一个新的选择。
目前流行的sdr设备资料多的是hackrf。和最近出现的LimeSDR与PLUTO.这些设备配合pc软件均可以实现信号收发。频率范围覆盖20M到3.8G-6G.
hackrf是单工模式。limesdr和pluto可以双工工作。推荐使用后者。


我是用的是LimeSDR mini。国外似乎玩pluto的更多一些。limesdr接收能实现38M带宽实时查看,最重要的是win平台的资料很多。实际测试不管pc性能多好。超过10M带宽采样都会很卡。


功放篇
limesdr在上行频率2.4g上输出只有-2db左右,所以功放是必须的。
    官方推荐上行NB 20w100cm天线。WB 100W300cm天线,实际情况呢?
我测试的为:cw模式<1w    SSB <10W  均可成功上行到转发器。120cm天线
关于功放这个得各显神通了。淘宝上大把的wifi放大器,号称8-20w的都有。但是起码要打三折。一般号称8w的都是两片sky65135之类的做功率合成,实际输出也就是不到3w。靠谱的是一些wlan干线放大器,做工精良。一般都能达到4-5w的输出。对于工作在cw模式这个功率也足够了。SSB模式需要10w左右的功率输出,我是咸鱼淘了块手机基站功放。末级功管为3个MRF6s21100.这个原本工作在1700M-2100M的频段,到手后反复折腾,管子爆了数次,最终拆除了功率合成部分,更换了环形器频率。目前能稳定工作在2.4g。输入0db输出46-48db。


号称8w的wifi功放。


wlan干线放大器。这种一般还是比较靠谱的。


移动基站功放。功率巨大。真心收拾不住。
最后一个是我使用的功放。推动级能输出40db左右。末级增益16左右。这个功放做工很好。输入和输出都有功率检测,用了DA8326.输出有环形器。可以自己diy一个控制器做ALC和输出功率,驻波显示。


推动级4级放大输入0db左右的信号即可让末级满功率输出。

拆的面目全非的末级。说实话搞这个不是专业的真心不行。我这是大力出奇迹,瞎搞



做了个控制器显示参数


那么到底要不要这么大功率呢?还得必须的,在这个频率上有个很明显的问题。馈线损耗!在我第一次上行成功后,用电缆把信号接入房间了。折腾到半夜都没上去过。早上爬起来琢磨了一下。把2w功放用1m馈线接到馈源,马上就上行OK.回头测量了一下10m 50-5馈线,在2.4g损耗为-35DB!!
所以除非你打算把功放放到天线跟前,20w的功率还是必须的。宽带DATV的上行由于带宽很大。实际平均功率会更小。

这是一款-35db的衰减器。


凌乱的现场。上面是一个2w的s波段功放,这个做工很好,专用设备上拆的。通过一截1.5米的50-1.5馈线到馈源。可以工作在cw模式。1.5m 50-5馈线损耗大概在2.6-3个DB.在算上馈源驻波1.4,实际发射出去的功率肯定小于1w。但是卫星转发器工作了。有时间直接把这个接到馈源上,试试SSB模式。也许能行。
总结一下:wifi放大器需要稍大的输入功率才能启动发射(10-15DB),limeSDR几乎启动不了发射。需要改为强制工作在tx模式。基站功放频率偏低,需要拆除或者更换滤波器和末级环形器。
最好在输入和输出段加腔体带通滤波。


馈源篇
馈源相当于天线振子,QO100转发器上行需要圆极化,可以使用螺旋天线或者贴片天线。需要注意信号经过碟形天线反射后极化方向会改变,要求RHCP上行就要用LHCP馈源。
这个我做了两个版本,最早是参考W1GHZ设计的2.4g贴片馈源图纸,后期参考FA3FYM的图纸又做了一个,感觉W1GHZ那个有个调节谐振的螺丝很方便,一直在用。现在流行的FA3FYM的那个版本,从原理到调整网络上都有很详细的资料。可以很好的理解

没有调节螺丝,可以在两个铜片间插入介质片调节谐振点


加工比较简单


正常会出现两个谐振点,一高一低,把中心调到两个中间位置,就是标准的LHCP


这个时带调节螺丝的。W1GHZ的图纸
LNB需要锯掉一截,装在2.4g馈源中心通孔铜管后部,可以在前端加装介质透镜,来提高10G的信噪比。


安装后要仔细调节焦点位置。嗯。。。。其实对于QO100的窄带信号来说,手持LNB不用天线,对准大致方向都能看到5DB信噪比的信标。所以。。。。但是如果要玩DATV的话,这些细致的工作时必须要做好的。
杂物篇

3软件
RX软件
TX软件

4实战

5 OP设备
LNB频率漂移


6 DATV篇
预告片,这个本来不是在计划内的实验项目。但是居然做成了







20190926
最近做了点小玩意。。。。
1:带LNB基准的上行频率变换器,连接全模式电台即可使用。LNB直接输出430M rx信号。上行430M上变频到2.4g输出,自动检测收发切换。
2:S波段前置放大器,-5DB入。30DB出,用于SDR直接输入后驱动末级功放或者工作在CW模式。1w足矣。。。
3:S波段末级放大器,40+DB输出,配合60cm天线即可工作在ssb模式。

基本原理基于PE1CKK的一张框图

整体思路很简洁。ADF4351在接收状态产生51.58462Mhz信号经过2分频后得到25.79231Mhz基准信号通过双工器送到LNB内部的PLL基准输入。(例如:没有经过修改的LNB本振为9750MhzQO100 cw信标10489.550,如果没有任何改动那么IF=10489.550-9750=739.550,为了把IF调整到430Mhz,方便电台直接接收,需要把LNB本振调整到10489.550-430.550=10050MhzLNB内部使用25M晶振作为PLL基准,调整这个基准频率就可以调整PLL输出。于是就有了25.7923)这样LNB会输出稳定的430M中频信号,方便全模式电台直接接收。
         发射部分:ADF4351在发射状态产生1969.500Mhz。电台发射信号430.550Mhz,经过混频器上变频后得到1969.5+430.550=2400.05Mhz。经过滤波放大后送到馈源发射上行到卫星。


1:频率转换器:  adf4351为核心的PLL。通过ATTINY13控制,产生的RX本振经过SPF5189放到后送入74ac74二分频,经过滤波后送入LNB.当检测到PTT时,产生的TX本振经过SPF5189放大后(10DB)送入HMC213混频器,同时电台送入的430M信号经过衰减器后(13DB)送入混频器,得到2.4G的输出到SF2124滤波后经过一级SPF5189放大后,再次经过SF2124滤波后输出。最终获得约4-5db的纯净输出。(PCB集成了ATTINY13,作为RX/TX收发频率转换控制,PTT信号通过检测430Mhz信号自动获取方便使用)


S波段前置放大器(-5DB输入30DB输出)三级组成。输入信号经过滤波器后进入E5放大后再次滤波然后经过AH1驱动FLL357最终输出30-32DB.P1DB=30     PCB使用的廉价的FR4 0.8mm板材。


S波段末级放大器 40+DB输出)。MRF21045,仍然时廉价的FR4 0.8mm板材,实际测试在30db输入时可以得到40-42db输出。P1DB=39




在一个月时间里设计安装调试了三块PCB。基本都达到了设计要求。可以很好的实现QO100的上行工作和LNB基准输出。
所有设计均开源在github
https://github.com/zhaofengzf163/Eshail2-QO100-Simple-Frequency-Converter
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20191009更新
十一期间测试了制作的两台设备。老外给的评价是:信号强 调制好。。。:)








从第一次上行成功到现在半年过去了,从最早的sdr+基站功放,到淘宝模块拼装的频率转换器+FT991A.以及现在的全套DIY频率变换器。一路走来感慨颇多。感谢这些日子里给我帮助的热心朋友们,也希望更多中国HAM出现在QO100.
20191222更新
最近设备已经比较稳定完善了。做了一些QO100的演示通联。预计QO100国内第一次通联很快能实现。。

也许是全球海拔最低的QO100站。海拔-100M 新疆吐鲁番


据说有一个好的涂装,可以提高天线增益。。。。。。。
为了方便携带。馈源支撑杆做了个可折叠



BG0CAB与BG0COH体验了一把




7NQ应该是第一个体验者。。。


BD0EI






2020-02-24 更新
转眼间一年过去了。距离第一次QO100通联整整一年了。在这段时间里通过QO100做了626个QSO,158个网格,同时也学了很多知识,制作了好几个版本的设备。总之回顾一下算是个总结吧。跟新内容在58楼。电梯:https://www.hellocq.net/forum/read.php?tid=364444&page=3
个人认为QO100这个事情算是交了一份及格的答卷,这一年投入了太多的精力。结局也是完美的。
73 BG0AUB







[ 此帖被峰回路转在2021-01-28 15:51重新编辑 ]
BG0AUB
离线峰回路转
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579
只看该作者 1楼 发表于: 2019-03-03


在占一层楼,发图用。。。未整理
(编辑保存中。。。)













[ 此帖被峰回路转在2019-03-03 02:45重新编辑 ]
BG0AUB
离线BD2ALB
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1683
只看该作者 2楼 发表于: 2019-03-03
支持!!!!!

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离线BD7IS
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9485
只看该作者 3楼 发表于: 2019-03-03
恭喜楼主,位于华南,暂时不折腾了

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离线ba2ba
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920
只看该作者 4楼 发表于: 2019-03-03
楼主真幸福。高手。
地址:黑龙江省伊春市伊春森林公安局美溪分局
姓名:陈铁石/BA2BA
邮编:153021
电话:18804585572
QQ:464826156
离线bg0avi
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只看该作者 5楼 发表于: 2019-03-03
厉害,厉害,研究能力强,动手能力强。
qq:569778771
离线BG4WYJ
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1080
只看该作者 6楼 发表于: 2019-03-03
大神呀,在推特上看过你
姓名:冯斌
呼号:BG4WYJ/5
Q Q:154231051
手机:153久二二0607久
离线BA7IA
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11114
只看该作者 7楼 发表于: 2019-03-03
好文,收藏细读。

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离线BA7NQ
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10095
只看该作者 8楼 发表于: 2019-03-03
    
我的微博: http://t.sina.com.cn/ba7nq
我的BLOG: http://ba7nq.blog.163.com
我的位置: http://aprs.fi/?call=ba7nq-9
"Smile" when you talk. Sound happy and relaxed. People like to call happy people.
离线安仲轩
只看该作者 9楼 发表于: 2019-03-03
恭喜楼主
离线BA7BK
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3273
只看该作者 10楼 发表于: 2019-03-03
好高端的,我观望了
BA7BK    湖南省娄底市
417000   ba7bk@21cn.com
QQ:52965093  手机:139738×××××
短波机:协谷 X5105,5瓦
短波天线:水平loop,84米长,50米馈线到楼顶
离线峰回路转
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579
只看该作者 11楼 发表于: 2019-03-04
没想到这个总结起来真的经历还挺多。本以为一个钟头就能把这个贴子完成,没想到越写越多。。。慢慢更新吧。
其实这一切都没有楼上朋友想的那么高端,也没有太大的难度。这段时间接触国外HAM论坛发现一个有意思的现象,其实在国内淘宝购买东西非常的方便,他们用的很多模块都来自中国。可能很多还是这里论坛里的DIY高手制作的。
整个测试的完成也都采用了淘宝模块+DIY的方式来完成,期间学到了很多的知识。希望感兴趣的朋友一起多交流。
BG0AUB
离线BH7OJ
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3070
只看该作者 12楼 发表于: 2019-03-04
回 峰回路转 的帖子
峰回路转:没想到这个总结起来真的经历还挺多。本以为一个钟头就能把这个贴子完成,没想到越写越多。。。慢慢更新吧。
其实这一切都没有楼上朋友想的那么高端,也没有太大的难度。这段时间接触国外 .. (2019-03-04 02:16) 

是的,但是,很多厂家只出口,对国内反而根本不理,很多东西都是在老外那里看到,问他们,才知道是中国做的。
我要鼓起所有的勇气
额……
我鼓过了
可惜没有……
离线Nemo_01
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680
只看该作者 13楼 发表于: 2019-03-04
顶楼主,,,,

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离线峰回路转
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579
只看该作者 14楼 发表于: 2019-03-05
今天更新到功放设备篇,这个是个软肋。各种折腾。爆管数次,吃了上学上没文化的亏。想想这些经历写出来像讲故事一样。。。。。不管有没有听众,自言自语也罢,总是一吐而快。。。
BG0AUB
离线BA7NQ
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10095
只看该作者 15楼 发表于: 2019-03-06
有观众,天天看有没有更新
我的微博: http://t.sina.com.cn/ba7nq
我的BLOG: http://ba7nq.blog.163.com
我的位置: http://aprs.fi/?call=ba7nq-9
"Smile" when you talk. Sound happy and relaxed. People like to call happy people.
离线VR2KW
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3109
只看该作者 16楼 发表于: 2019-03-07
站长心里有一把火
离线峰回路转
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579
只看该作者 17楼 发表于: 2019-03-08
最近在折腾这个天线,慢慢跟新吧。。。故事越来越多了

昨天用这个雨伞天线,又通了PA3FYM.
我是一个好的电子爱好者,但不是一个好HAM。
BG0AUB
离线8EE
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2816
只看该作者 18楼 发表于: 2019-03-09
BD8EE
QTH:四处游荡(确定后再改)。。。成都←→青岛←→西安。。。
QQ:4679328
MSN:hamsee#msn.com(请把#改成@)
(添加MSN的朋友,如果从MSN地址看不出呼号的话,麻烦在论坛里PM一下先,谢谢)
SkyPE:hambd8ee
[B]变幻莫如岭上云 大千造化自浮沉
笑看春秋与冬夏 闲作源头洗眼人[/B][/COLOR] :130:
离线bh7buj
只看该作者 19楼 发表于: 2019-03-09
楼主真的厉害 ,期待您的更新,让我们这些没机会玩到100的开心一下