Portable Equipment Teil 2: Das LEO-SAT-Modul

Nach den Blogbeiträge über das Coremodul und dem SOTA-Modul, komme ich heute zum Thema, für welches mein Herz besonders hoch schlägt: Das LEO Satelliten Modul.

Die Herausforderung bei den LEO-Satelliten (Low Earth Orbit) ist die Nachführung der Antennen und den Umgang mit den verschiedenen Signaleffekte. Für Einsteiger empfehle ich daher folgende Blogbeiträge vom vergangenen Jahr zu lesen:

Dopplereffekt

Signaleffekt (Polarisationseffekt)

Linkbudget

Zum ersten Mal wurde ich 2011 auf das Kombi von 2xFT-817 als Lösung für den Portable-Betrieb über Satellit aufmerksam. Ivo Klinkert, PA1IVO, hatte damals am AMSAT-UK Colloquium sein "Multipurpose Portable Setup" vorgestellt, dass aus zwei FT-817 Transceivern bestand. Seine Halterung, um die Geräte als Packet zu nutzen, bestand aus 2mm dickem Alublech und wurde zusätzlich mit Klett gesichert. Schon zuvor wurde von verschiedener Seite mit der Kombination von 2xFT-817 gearbeitet, was ich aber zuvor nicht wahrgenommen hatte. Der Vorteil dieses TRX liegt in den geringen Dimensionen, Multibandfähigkeit und geringer Stromaufnahme.

Meine allererste Portable Aktivität fand im Jahr 2001 statt, als ich in El Hierro als EA8/HB9WDF qrv wurde. William, PE1RAH, war kurz davor auf einer Europareise und hatte neben dem Kombi FT-290/FT-790 eine (aus damaliger Sicht) interessante Antenne im Rucksack: Eine "Kreuz"-Yagi, welche auf der einen Ebene 3 Elemente für 2m besass und auf der anderen Ebene 5 Elemente für 70cm.

Kurz vor meiner Abreise nach EA8, El Hierro, entschied ich mich, auf den FM-Satelliten UO-14 und AO-27 qrv zu sein. Dazu nahm ein ein Kennwood TW-4000A Mobiltransceiver und ein FT-470 mit ins Reisegepäck. Die Antenne habe ich mir aus verschiedenen Antennentypen aus dem Rothammel zusammengerechnet und ein Tag vor Abreise fertig zusammengeschustert - "Quick and Dirty" - hat aber prima funktioniert.

So richtig Portabel war mein Setup jedoch nicht, da ich immer ein Netzgerät dabei haben musste. Viele Verbindungen kamen damals ins Log und ich war über dieses Konzept überrascht, da ich bis dato dem Mythos Glauben schenkte, dass es nur mit einer 10 Element Kreuzyagi funktionieren kann. Noch mehr hat mich überrascht, als ich bloss mit dem FT-470 und "Gummiantenne" mich über den Satelliten zurück hörte. Da wurde mir so einiges bewusst und ich begann mich vertieft mit der HF-Technik und den Ausbreitungsbedingungen auseinander zu setzen.  Wie es nur mit einer "Gummiwurscht" über Satellit funktioniert, habe ich im folgendem Blogbeitrag beschrieben: Easysat Extrem.

Mein Portabel-Konzept habe ich über die Jahre hin und wieder genutzt und leicht optimiert. In der USKA Sektion Luzern, HB9LU, ptimierte ich gemeinsam mit Hans-Peter HB9BXE das Konzept. Eine Eigenentwicklung der "Easysat"-Antenne von Hans-Peter sorgte in der Szene für Aufmerksamkeit: Nebst dem Bauprojekt der Sektion, nahm Hanspeter die Antenne auf seine DX-Expedition nach 3W6C mit.

2013 habe ich dann meine eigene Version erstellt. Eine leicht veränderte Variante, wie sie DK7ZB auf seiner Webseite beschreibt. Als TRX agierte ab sofort ein FT-100D und als Empfänger zunächst ein Multimode Receiver. Dieser wurde später durch ein FT-817 ersetzt.

Mit dieser Kombi habe ich die DX-Expedition nach KP4, FY, FM, PJ2, PJ4 und HB0 durchgeführt. Leider verabschiedete sich die Endstufe des FT-100D nach meiner letzten Expedition nach PJ4 durch einen bekannten Thermalfehler, den ich nicht beheben konnte. Zwischenzeitlich hat sich das Duo-Kombi mit FT-817 resp. 818 für den Portabel-Betrieb durchgesetzt. Da ich schon ein FT-817 in meinem Bestand hatte, lag es auf der Hand, dass ich es mit einem FT-818 kombinieren werde, was ich ja schon eingangs beschrieben hatte.

Stromversorgung:

Den Energiehunger wird entweder durch die internen Akkus sichergestellt, oder durch eine LIPO Powerbank. Mit den internen Akkus liefert der FT-817/FT-818 allerdings nur 2,5 Watt Sendeleistung. Innerhalb Zentraleuropa wird es damit schwierig, aber bei abgelegenen Orten, wie z.B.  auf EA8, reicht die Leistung völlig. Darauf gehe ich gleich noch näher ein.

Alle Geräte erhalten Powerpole Anschlüsse. Die sind relativ kurzschlusssicher und haben eine grössere Betriebssicherheit, als Bananenstecker, die ich früher verwendet hatte.

Arduino als Passbandsynchronisator

Passbandsynchronisator - das ist mir jetzt gerade so als Bezeichnung in den Sinn gekommen. "Tune Helper" ist die richtige Bezeichnung, welche der Entwickler OK1CDJ dieser Lösung verlieh. Die Lösung ist relativ simpel: Ein Arduino überwacht die QRG des "Master"-TRX und verändert die QRG des "Slave"-TRX um den selben Wert. Und zwar gewünscht im Normal-Mode sowie im Reversemode. Der Dopplereffekt wird dann jeweils über den Clarifire korrigiert.

Es war mein erstes Arduino-Projekt überhaupt. Und ich hatte Blut geschwitzt ob all den neuen Begrifflichkeiten in der Welt der PCP (Physical Computing Plattform). Aber schlussendlich habe ich das Ganze in ein kleines schwarzes Kästchen verbauen und zwischen die beiden TRX anschliessen können. Mit einem Velcro ist das Kästchen auf dem TRX befestigt. Der Arduino vollbringt seine Arbeit tadellos. Doch es hat einen Nachteil: Die Veränderte RX-Frequenz durch den Clarifire wird jedes Mal mit den Default-Werten des Master TRX überschrieben. So ist diese Lösung nur bedingt hilfreich. Für QO-100 (folgt im nächsten Teil in diesem Blog) ist es allemal nützlich.

Zudem habe ich schon gehört, dass an einer Arduino-Lösung gearbeitet wird, bei welcher die Satellitenüberflüge ausgewählt werden können...

Antennen:

Die Eigenbau-Antennen sind HF-Technisch recht gut, doch für meinen Anspruch, diese im Gepäck mitnehmen zu können, habe ich noch nicht die passende Lösung finden können. Bei meiner ersten PJ2-Aktivität war ich schon recht nah. Aber einfacher und schneller geht es mit den Arrow-Antennen. (Siehe auch Bericht HB-Radio) Die Antennen sind sehr praktisch. Potential haben sie aber noch im Design.

Ich besitze sowohl die Standard-Version, sowie die verlängerte Alaska-Arrow. Das Gewicht der Alaska-Arrow ist grenzwertig und man braucht schon ein wenig Kondition in den Armen, um einen kompletten Überflug durchstehen zu können.

W8LID hatte das selbe Problem. Er behalf sich damit, Löcher in den Boom zu bohren, damit das Gesamtgewicht durch das fehlende Material leichter wird. Optisch sieht das schon recht spacig aus. Eine Anleitung dazu hat er auf Github bereit gestellt. Laut seinen Angaben ist die Arrow-Antenne dadurch 40% leichter. 

Einen anderen Weg geht Ken, VE3HLS. Er hat gleich damit begonnen, den Boom aus Carbon zu fertigen. Bisher habe ich jedoch nur die Carbon-Lösung für die Standard-Arrow gesehen. Jedoch nicht für die Alaska Arrow.

Antennen-Leitungen:

Ich verwende dämpfungsarme Antennenleitungen mit BNC-Stecker. Das passt zu den BNC-Stecker an den TRX und der Arrow-Antenne. Im Sommer ist das eine gute Lösung. Wer schon mal ein Koaxialkabel im Winter aufgerollt hat, weiss, wie versteift das Kabel durch die Kälte sein können. Ehrlich gesagt: Ich habe noch nie bei Kälte Portabel-Betrieb gemacht. Das ist noch eine Erfahrung, die ich erst noch kennen lernen muss.

Headset und PTT:

Ein Mikrofon in den Händen zu halten, ist keine gute Idee. Denn bei Satellitenbetrieb muss man auf der einen Seite die Antenne in den Händen halten, auf der anderen Seite den TRX bedienen. Das Logbuch wird per Audioaufzeichnung später nachgeführt. Mit dem Headset betreibe ich den TRX via VOX-Mode. Das klappt in der Regel recht gut. Bei meinen letzten Aktivitäten auf EA8 wurde ich aber eines Besseren gelehrt: Der Passatwind war dermassen stark, das trotz Windschutz der TX ausgelöst wurde. Alle VOX-Parameter habe ich versucht diesbezüglich zu optimieren, aber ich hatte keine gescheiten Einstellungen gefunden. Somit werde ich parallel zu der Antennenleitung noch eine PTT-Leitung zur Arrow-Antenne führen. Am Handgriff befestige ich einen einfachen PTT Schalter. Somit wäre dieses Problem ebenfalls gelöst.

Praxiserfahrung:

Das TRX Kombi habe ich entweder um den Hals geschnallt auf meiner Brust, oder, falls vorhanden, auf einem Tisch oder Podest stehen. Die Überflüge suche ich mir aus der APP "ISS Detector" raus. Aus meiner Sicht erfüllt dieses App fast alle Bedürfnisse für den Portabeleinsatz. Falls aber der Akku leer sein sollte, habe ich immer noch das "Cheat Sheet" von KE0PBR in laminierter Form mit dabei. Damit kann nicht viel schief gehen.

Wie schon beschrieben habe ich den Arduino für die LEO-Satelliten nicht im Einsatz. Es braucht etwas Übung, vor allem bei den Linear-Satelliten, damit man die richtige Frequenz trifft. Ich war aber erstaunt, welche laute Signale ich mit der Alaska Arrow auf dem Satelliten bis hinunter zum Horizont erzeugen konnte.

Fazit:

Das Kombi FT-817/FT-818 zusammen mit der Arrow-Antennen funktioniert in der Tat für LEO-Satellit ausgezeichnet. Optimierungsmöglichkeiten gibt es. Es soll mir ja nicht langweilig werden ;-) Für die kommenden Ferien - keine Ahnung, wohin uns der Virus als nächstes Reisen lässt - bin ich auf jeden Fall gerüstet.

Im Teil 3 dieser Serie folgt das QO-100 Modul.