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ES’HailSat 2 – Satellite Geostazionario per Radioamatori.

Band Plan Es’Hailsat-2 (Oscar 100)

Frequenze ES'Hailsat2 Radioamatori,
Frequenze ES’Hailsat2 Radioamatori,

Trasponder disponibili.

Trasponder  – NARROW BAND.

I trasponder disponibili in banda X (10 GHz), per il downlink e S (2400 MHz) per l’uplink sono due, uno dedicato al traffico Narrow Band (SSB, CW, modi digitali), ed uno per la trasmissione in DATV S2 (Digital Amateur Television S2). Il trasponder narrow band è di tipo NON INVERTENTE (USB rx, USB tx), cioè all’aumentare della frequenza, di downlink corrisponde un uguale aumento per la frequenza di uplink. Come noto il Trasponder Invertente ( all’aumento della frequenza di Downlink, diminuisce quella di uplink ) è utile quando si rende necessario compensare l’effetto doppler, del satellite in movimento rispetto all’osservatore (vedi satelliti LEO e HEO). Questo trasponder avrà un dispositivo di controllo e limitazione della potenza di uplink LEILA-2, Quando l’operatore supererà una certa soglia di potenza in trasmissione, corrispondente ad un eccessivo segnale sul ricevitore del satellite, verrà emessa una nota CW, pertanto l’operatore, dovrà ridurre la potenza in trasmissione. Questo sistema permette di mantenere “bassa” la potenza degli utenti, in modo da non desensibilizzare il ricevitore o  arrecare disturbi agli altri operatori. Questo sistema è anche più, blando risperro ai precedenti su Oscar 13 e Oscar40, in quanto alla nota veniva associato un Notch che a “canali ” desensibilizzava il ricevitore del satellite, ove era presente un segnale troppo forte. Inoltre il sistema LEILA di ES’Hailsat-2 non è a bordo del satellite come in AO13 e AO40, ma si trova a terra in Doha in Quatar, nella stazione di controllo Amsat. Un ricevitore a terra controllerà la banda passante, e identificherà le emissioni anomale in potenza e inizierà come detto a inviare nota cw per disturbare la trasmissione con potenza in eccesso. Quindi si suggerisce di trasmettere con potenze adeguate, in base anche al guadagno della parabola che si ha disposizione, e si regoli la potenza sino alla interruzione della nota CW. BandPlan. Per garantire un corretto traffico inoltre è stato anche qui applicato un bandplan, del tutto simile a quello applicato epr una banda di radioamatore terrestre. Si prega di osservare il rispetto dei limiti imposti, e di avere tutte le accortezze che si hanno nell’uso di una banda HF.

Es'Hailsat-2 - Narrow Band - BandPlan
Es’Hailsat-2 – Narrow Band – BandPlan

Altre al rispetto del bandplan ricordare di trasmettere sempre almeno 10 KHz Up, dal beacon inferiore e 10 KHz Down dal trasponder superiore. Queste aree cuscinetto permettono di non interferire con i due beacon presenti, e causate problemi al controllo della telemetria dei sistemi del satellite. Lo stazio disponibile è veramente tanto, quindi non ci si può sottrarre a questa semplice regola.

Trasponder Wide Band.

Per la prima volta nella storia del radiantismo, è disponibile alla comunità degli sperimentatori, un trasponder satellitare Wide Band. Questo significa che sarà possibile sperimentare varie tipologia di trasmissioni DATV (Digital Amateur TeleVision. Viene incoraggiata una trasmissione “classica” satellitare di tipo DVB-S2, con varie modalità e symbol rate. Con l’aumentare o il diminuire di questo parametro, aumenta e diminuisce la banda passante occupata come si può osservare nella figura sottostante :

Es'Hailsat-2 Banda Larga DATV
Es’Hailsat-2 Banda Larga DATV

Osserviamo in primo luogo come alle estremità, siano presente due fette rosse. Come detto precedentemente sono aree da non utilizzare, mai per non interferire con altri servizi presenti sul satellite. Nella fetta di banda passante di sinistra possiamo osservare due banda gialle, che rappresentano il beacon DATV. Tale beacon sarà normalmente attivo in due modalità, Wide beacon, ossia un segnale classico DVB-S2 con symbol rate di 2Ms, Narrow Beacon con Symbol rate di 1 Ms.La trasmissione del beacon sarà di norma attiva, con trasmissioni di interesse radioamatariale, oppure verranno trasmesse immagini dal centro di controllo di Doha, o presumibilmente dal centro di controllo dell’Amsat-DL. A seconda del traffico potrebbe essere dato accesso a questa fetta anche a utilizzatori normali, i quali diventeranno il Beacon del satellite stesso. La fetta che osserviamo al centro verrà messa a disposizione per un traffico di tipo DVB-S2 a 2 Ms rate, che dovrebbe coincidere con una trasmissione HD classica che riceve via satellite. Poi trasmettendo invece a 1 Ms saranno possibili due trasmissioni DVB-S2, Si noterà che questa fetta può venire utilizzata pure per motivi di manutenzione (uplink) da i centri di controllo (Maintenance Uplink). Nella fascia più a sinistra abbiamo la fetta di banda disponibili per trasmissione a di DATV a banda stretta. A seconda della banda utilizzata vi sarà la possibilità di avere 4 (symbol rate 325 Ks) o 8 (symbol rate 125 Ks) trasmissioni simultanee. Ovviamente riducendo la banda diminuirà la qualità dell’immagine (in particolare alla velocità più bassa si ridurranno i fotogrammi per secondo). Ovviamente i mezzi per utilizzare la banda stretta saranno decisamente più modesti dell’impianto che si considera come standard per la trasmissione DVB-S2 su Es’Hailsat- 2. L’Amsat-DL riporta che per una trasmissione “efficace” in DVB-S2 2 Ms si deve disporre di una parabola di 2,4 mt e di una potenza di circa un centinaio di Watt. L’impianto può essere invece più modesta on caso di ampiezze di banda RB-TV. Netta tabella sottostante vi è una indicazione di come potrebbe essere combinata potenza a dimensioni della parabola, in funzione della banda passante utilizzata :

EsHailsat2-PowerBudget

Si noterà che con una banda passante molto stretta, quindi con un basso Symbol rate, corrispondano mezzi veramente modesti. La configurazione di compromesso, potrebbe essere l’uso di una parabola di 1,0 mt,  per una potenza stimata attorno ai 35 W, facilmente ottenibili con materiale surplus, abbondantemente disponibile e modificabile per la banda dei 2400 MHz.

 

Sistemi di ricezione e trasmissione per Es-Hailsat-2 (Oscar G1).

Ricezione : Antenne.

La comunità radioamatoriale che si è cimentata nel passato, con i satelliti LEO e HEO (Orbita circolare bassa e orbita ellittica alta), sono stati abituati ad usare le frequenze che erano disponibili assegnate al servizio di radioamatore, quindi 21 e 28 Mhz (satelliti russi serie RS e Oscar di prima generazione), 145 MHz, 435 MHz, 1267 MHz, 2400 MHz (Satelliti Oscar di generazione più recente, Microsat, Nanosat etc ). Tali frequenze sono tutte facilmente disponibili (a parte i 2400 disponibili con un modulo nell’ICOM IC970H), su una vasta pletora di apparati radioamatoriali costruiti dagli anni 70 sino ad oggi. Quindi attrezzarsi all’uso di un satellite radioamatoriale, in gran parte dei casi, si tratta di procurarsi un sistema adatto all’inseguimento dei satelliti, con antenne a polarizzazione circolare o lineare. Per i satelliti in orbita bassa sono necessari mezzi modesti, con una antenna ioIO (V e UHF) e un rotore TV, si riesce nella maggior parte dei casi a fare un traffico decente e con ottimi risultati (LEO). Con i satelliti della serie AO10 e AO13, compreso Oscar 40, raggiungendo una altitudine all’apogeo di circa 36.000 Km (HEO), servivano antenne con un maggior guadagno, e oltre al rotore azimutale (direzione) serviva un rotore zenitale (altezza). Molte stazioni inoltre con l’avvento dei microprocessori a basso costo sin dagli anni Ottanta si dono dotate di sistemi di inseguimento automatici, con i quali il PC, tramite appositi software permettevano l’inseguimento automatico del satellite. Non che con quelli ad orbita ellittica se ne sentisse il bisogno, in quanto vicino all’apogeo necessitava una correzione di azimuth  e zenith ogni 10 – 15 minuti. Con il nuovo satellite ES’Hailsat-2, sono ora necessari nuovi paradigmi per poter effettuare traffico satellitare radioamatoriale. Per quanto riguarda la sola ricezione, almeno alle nostra latitudine/longitudine, con una parabola anche di 60 cm è possibile ascoltare il traffico SSB/CW/DIGI, sia sul trasponder narrow, band e vedere la DATV a larga banda sulla televisione ! Quindi cosa serve per iniziare ? Per iniziare occorre la parabola offset, una parabola per la TV satellitare tradizionale è perfetta.

Parabola TV
Parabola TV – Satellitare

Ovviamente a seconda del diametro del disco, abbiamo un aumento delle prestazioni in termini di guadagno. La tipologia di questa parabola è offset, cioè il fuoco è spostato rispetto al centro del piatto della parabola. Questo permette di far si che l’illuminatore, non faccia “ombra” rispetto ai segnali provenienti dalla fonte. Tuttavia si possono usare anche parabole primo fuoco, cioè quelle ove illuminatore è al centro del piatto della parabola.

Ricezione : Convertitore – LNB & Radio.

Poi serve uno LNB modificato per la ricezione dei segnali. Serve modificato in quanto di solito la frequenza di taglio è attorno agli 11 GHz. Qui chi ha già sperimentato la ATV in passato, avrà da divertirsi nel modificare LNB commerciali già esistenti. Tuttavia non tutti gli LNB sono idonei in quanto, tutti gli LNB modificati per il trasponder larga banda potrebbero andar bene, ma per la SSB/CW serve un LNB con un OL (Oscillatore Locale) stabile. Molti si sono orientati a modificare LNB della marca OCTAGON, che a detta di alcuni OM, hanno la caratteristica di essere sufficientemente stabili. Io ne ho acquistato uno già modificato da OE7DBH Darko. In realtà ne ho presi due, l’ultimo che ho acquistato ha la possibilità di ricevere simultaneamente entrambe i trasponder, il narrow band e il wide band DATV :

OE7DBH - LNB
OE7DBH – LNB

Come si noterà dalla  immagine sopra l’LNB è stato modificato in modo da avere un porta, che ha la conversione in banda 430 MHz dei segnali NB SSB e CW. Occorre un bias-tee per alimentare a 12 V la porta, che si configurerà così per la polarizzazione V – Verticale. L’altra porta andrà collegata ad un ricevitore/decoder standard per TV satellitare DVB-S2, con il quale si potranno vedere le trasmissioni sul trasponder sino a sopra ad un Ms rate. Al di sotto di 1 Ms non c’è certezza tutti i decoder possano funzionare correttamente, quindi potrebbe rendersi necessario l’ausilio di un programma su PC con apposito tuner:  MiniTiotune. Quindi si osserverà avendo questi materiali di facile reperibilità, come sia semplice iniziare a ricevere ES’Hailsat-2. Altri LNB Octagon sono disponibili, tuttavia il primo che ho acquistato ha la frequenza di uscita a 700 MHz pertanto per ricevere al SSB/CW serve una chiavetta tuner USB di quelle che si trovano in commercio, associata ad uno dei soliti programmi per l’uso di queste chiavette come ricevitore a larga banda (da 70MHz a 1700 MHz). Oppure uno scanner tipo quello mostrato sopra, o FRG9600 o i vari dell ICOM 7000-7100 etc possono andar bene). Quello doppia porta mostrato sopra va benissimo anche con una radio tipica come Kenwood TS2000, TS790, ICOM IC821H, TM455 o altre che abbiano la SSB in 70 cm. quindi lo ho preferito al primo. Per ricevere il satellite è necessario quindi installare la parabola e puntarla a 26 gradi est.

 

Ausili per puntare la Parabola

Se come me non vi siete mai interessati in precedenza di TV satellitare, c’è un bellissimo ausilio che è utilissimo per avere una idea di come effettuare un primo puntamento “gossolano” : https://satlex.us/en/azel_calc-params.html?satlo=26.0&user_satlo=&user_satlo_dir=E&location=&la=44.552719&lo=10.792646&country_code=it&diam_w=75&diam_h=80 e pure quest’altro ceh permette di visualizzare la mappatura del puntamento : http://www.dishpointer.com/ 

Facendo lo zoom è possibile avere un livello di dettaglio sufficiente per effettuare il primo puntamento. Una volta ottenuto i dati per puntare la parabola in azimuth e elevazione (zenith), possiamo posizionare l’illuminatore sull’apposito supporto, collegare con normale cavo sat (anche di buona qualità) il ricevitore SSB/CW in banda 70 cm, interponendo il bias tee. Colleghiamo anche il decoder DVB-S2. Alla data in cui vi scrivo dobbiamo rimanere in attesa della accensione dei trasponder con beacon annessi. Quando questo avverrà sarà possibile  visualizzando il beacon Wide band DATV – DBV-S2 , tramite gli ausili di controllo del segnale e di ricerca sul decoder, effettuare il puntamento dine dell parabola per il massimo segnale possibile. Stessa cosa si potrà  fare anche, anche ricevendo il beacon NB a 10.489,550 MHz, anzi potrebbe anche risultar più semplice.  Quindi è semplice e sono certo che se si tenta la ricezione, poi è l’incentivo per tentare la trasmissione con gli apposti mezzi.

 

Trasmissione – Sistemi utilizzabili.

Il salto di qualità è questo sicuramente rispetto a quanto visto prima si introducono delle complicazioni, dovute a svariati motivi. L’antenna. Potrebbe essere la stessa parabola utilizzata per la ricezione, specie se di grandi dimensioni. O se ne potrebbero anche utilizzare due. Questa è una scelta piuttosto impegnativa, perchè nel caso della unica parabola per RX e TX, occorre realizzare un doppio illuminatore, uno potrebbe già essere lo LNB, l’altro di solito è una antenna a elica con riflettore per 2400 MHz, con foro centrale per ospitare lo LNB a 10 GHz. Ecco alcuni esempi :

Feeder OE7DBH Darko
Feeder OE7DBH Darko
Feeder OE7DBH - Darko
Feeder OE7DBH – Darko

Oppure si può utilizzare o autocostruire un antenna patch tipo questa :

Patch image Coutesy of Oe7DBH
Patch image Coutesy of Oe7DBH

Vediamo nella parte bassa la patch per i 2400 MHZ, e nella parte alta il trombino per i 10 GHz. In questo caso occorre dotare di cavo lo LNB o averne uno apposito modificato, per collegarsi alla cavità presente. Nulla vieta di sperimentare ed utilizzare antenne commerciali per i 2400 MHz, quelle per il WiFi potrebbero anche andare bene, ma occorre essere certi che eventuali adattatori di potenza reggano almeno sino a 20 W :

Antenna per Es'Haiulsat-2
Antenna possibile per Es’Hailsat-2

Sperimentare Yagi può essere perfetto, tuttavia se ci si attendono risultati positivi per il traffico SSB-CW, potrebbe non essere lo stesso per la DATV, dove ahimè sono necessarie EIRP, decisamente più elevate per attivare il trasponder. La parabola di grande dimensione, con un illuminatore a elica è sicuramente la trada maestra. Non è detto però che con la RB-TV non si possa utilizzare anche questo tipo di antenne, magari anche accoppiate, ovviamente il bello è questo, cercate sistemi integrati o ibridi, per riuscire a transitare sul satellite. Oppure è sempre possibile usare per la trasmissione un sistema combinato di antenne a elica a 20 spire. Potrei andare avanti all’infinito.

Antenna Elica per 2400 MHz
Antenna Elica per 2400 MHz

 

Trasmissione. Sistemi.

Ovviamente qui come per le antenne esiste un universo sul Web che è estremamente vasto, per l’esperto microondista e l’autocostruttore. Ovviamente le aziende di produzione stanno iniziando a preparare l’uscita di tutta una serie di accessori, da poche centinaia di euro a quasi mille, per soddisfare una ampia gamma di richieste della platea radioamatoriale.

Per quanto mi riguarda mi sono attrezzato con la soluzione della HI-DES, con il converitore BU-500 :

HiDes-BU500 Converter
HiDes-BU500 Converter

 

Elemento HI-DES BU500 Caratteristiche
Modi TX CW, SSB, FM, Modi Digitali, DVB-T, DVB-S
Input (f) Da 100 MHz a 1300 MHz
Output (f) Da 2365 Mhz a 2365 MHz
Potenza Input -25 dBm a -10 dBm (v1) +2 dBm a + 17 dBm (v2)
Oscillatore locale Programmabile a passi di 1 Khz da 1050 a 2700 MHz
Guadagno di conversione (435 MHz) 34 dB
Potenza consigliata OUT 500 mW

 

La parte può essere richiesta contattando Calvin all’indirizzo : info@hides.com.tw è un convertitore con la LO programmabile (nasce per convertire a 2400 Mhz da 432), con la USB e apposito programma, è possibile portare la frequenza di LO per convertire ad esempio da 144 MHz..Il problema di questo dispositivo, in particolare di quello da me acquistato è che per usarlo con il mio TS2000 devo inserire un buon attenuatore per avere un livello di potenza adeguata. Inoltre devo ridurre decisamente la potenza per ottenere dall’amplificatore surplus che ho al massimo una 15 di W a 2400. Purtroppo il TS 2000 non scende sotto i 5 W sia in V che in UHF e questo è per me un primo problema da risolvere. Ad ogni kodo questo dispositivo potrebbe essere utilizzato sia per la NB TV che per la DATV. Per il momento comunque il mio focus è sul trasponder SSB/CW, però conto in futuro il prossimo anno dopo aver avuto successo con trasponder narrow band di attrezzarmi per la DATV in TX. Amplificatore. L’amplificatore per 13 cm a 2400 MHz può essere reperito sul mercato surplus. Quello che sono riuscito a trovare è un amplificatore che con un input di 25 mW ne rende circa 81 W in uscita. Tuttavia devo risolver il problema di come ridurre adeguatamente la potenza di input, per aver una potenza di uscita tra i 10 e i 20 W, sufficienti per un traffico adeguato sul trasponder NB :

Amplificatore 13 CM
Amplificatore  Surplus 13 CM

Ovviamente in  questi casi una adeguata strumentazione, permette di risolvere queste problematiche.

Altri convertitori e ausili per la trasmissione su Oscar-100 :

Sglab transverter13Cm
Sglab transverter13Cm : info@sg-lab.com

SGLAB : http://www.sg-lab.com/TR2300/tr2300.html

DXPATROL : http://www.dxpatrol.pt/index.php/kits

DB6NT : https://shop.kuhne-electronic.com/kuhne/en/onlineshop/Hailsat/

AMSAT-DL : https://amsat-dl.org/s-band-sendemischer-fuer-eshail-2-phase-4a

 

Amplificatori :

Amplificatore da 20 W : https://de.aliexpress.com/item/2-4GHz-20W-Single-Direction-Amplifiers-WIFI-Boosters-Signal-Extender-For-WIRELESS-USE/32808059225.html?channel=twinner

Amplificatore da 8 W : https://www.ebay.de/itm/EP-AB003-Wifi-Wireless-Breitband-Verstarker-Signal-Booster-Eu-stecker-2-4G-8W/253413094370?hash=item3b0098f3e2:g:cYwAAOSwwcRaeaEu:rk:1:pf:0

Entrambi sono di derivazione WiFi, ma possono essere utilizzati con successo per il trasponder narrow band.