QO-100 Station

Im Rahmen dieses Projektes wurde die Sende- und Empfangsstation DK0WH zur Kommunikation mit der integrierten Amateurfunk-Nutzlast QO-100 des Satelliten Es‘hail-2 von einer Gruppe von Studierenden im Modul Projektmanagement erweitert. Es‘hail-2 ist ein geostationärer Telekommunikationssatellit, der sich von Gelsenkirchen aus gesehen in einer Entfernung von ca. 38.752 km über Zentralafrika befindet. Seit November 2018 ist die der Satellit in Betrieb, die integrierte Amateurfunknutzlast QO-100 ist seit dem Februar 2019 nutzbar.

Der Ausleuchtungsbereich des Satelliten erstreckt sich über ganz Europa und Afrika, von der Ostküste Südamerikas bis zum Indischen Subkontinent, von Island bis zu den Inseln im Indischen Ozean. Somit steht Funkamateuren beinahe die halbe Welt offen.

Die Amateurfunk-Nutzlast besteht aus einem Schmalband- und einem Breitbandtransponder. Der Schmalbandtransponder ist für Übertragungsarten ausgelegt, welche eine Bandbreite von 2,7 kHz nicht überschreiten. Mit der gebauten Sende- und Empfangsstation, die sich auf dem Dach der Westfälischen Hochschule befindet, können Signale zum QO-100 ausgesendet und von ihm empfangen werden. Der Schmalbandtransponder selbst verfügt über eine Bandbreite von 500 kHz, mit einer Uplink-Frequenz von 2,4 GHz und einer Downlink-Frequenz von 10,489 GHz. Der Bandplan zeigt die zur Verfügung stehenden Frequenzbänder und die dazugehörigen Uplink- und Downlink-Frequenzen sowie die dazugehörigen Betriebsarten.

Auf der Empfangsseite der Station wird eine herkömmliche Satellitenschüssel mit einem Durchmesser von 85 cm verwendet. Die von der Satellitenschüssel reflektierten Signale werden vom Bullseye LNB der Firma Othernet empfangen. Dieser unterscheidet sich hinsichtlich der Stabilität von herkömmlichen LNBs für den Empfang von Satellitenfernsehen. Dadurch kann eine Verschiebung der realen Empfangsfrequenz zur eingestellten Empfangsfrequenz während des Betriebes vorgebeugt werden.

Für die Sendeseite wurde eine Helixantenne aus Kupferdraht mit einem Querschnitt gewickelt. Die Geometrie der Antenne ist für die Verwendung des 13-Zentimeter-Bandes, sprich einer Sendefrequenz von 2,4 GHz, angepasst worden. Die Antenne musste linksdrehend gewickelt werden, da sie in Kombination mit dem Parabolspiegel, welcher die Polarisation des Signals invertiert, an die rechtsdrehende Zirkularpolarisation des QO-100 angepasst wurde. Die Sendeseite umfasst zusätzlich einen Vorverstärker (bis zu 20 dB Gewinn) und einen Endverstärker (bis zu 30 dB Gewinn). Durch die Verstärkung wird die Leistung des zu sendenden Signals auf 20 Watt angehoben, um die Dämpfung der Übertragungsstrecke zum Satelliten zu kompensieren. Somit kann ein für den Satelliten gut zu empfangendes Signal gewährleistet werden.

Für die Modulation/Demodulation beim Senden/Empfangen wird die auf dem Laptop installierten Software Defined Radio (SDR) Modul „Adalm Pluto“ von Analog Devices verwendet. Mit der SDR-Console lässt sich die Funkstation auf dem Dach ansprechen und steuern. Die zu sendenden Signale werden in ein Mikrofon gesprochen und über das Netzwerk zur Station geschickt und von ihr ausgesendet. Über die Software kann der gesamte Empfangsbereich betrachtet und abgehört werden. Beim Sendevorgang wird das zu übertragende niederfrequente Signal auf ein hochfrequentes Trägersignal aufmoduliert, wodurch eine Übertragung des niederfrequenten Nutzsignals mit einer kleineren Antenne ermöglicht wird. Beim Empfangen wird das niederfrequente Nutzsignal mit dem SDR mithilfe von Demodulation aus dem im Vorfeld vom LNB umgesetzten Signal zurückgewonnen.

Abb.: Projektgruppe vor der Funkstation (von links: Vicky Bietenbeck, Alex Apt, Niklas Lange, Thomas Krause, Lino Feldmann)

Verantwortliche Personen: Apt, Alex; Bietenbeck, Vicky; Feldmann, Lino; Krause, Thomas; Lange, Niklas

Sende- und Empfangsstation für den QO-100