Es'hail-2
Der Geostationäre Satellit Es´hail 2 auch AMSAT P4-A oder OSACAR100 ist für den Fernseh- sowie Amateurfunkbetrieb ausgelegt. Er startete am 15. November 2018 vom Kennedy Space Center mit einer Falcon 9 Block 5 Trägerrakete. Stationiert wurde der Satellit in ca. 36.000 km Abstand zur Erde bei 25,8° Ost.
Die zwei Transponder für Satellitenfernsehen und den Amateurfunkdienst über Satelliten verfügen über vier Bänder, dem Ku- und Ka-Band sowie dem S- und X-Band. Die Bänder stehen für die entsprechenden Frequenzbereiche in denen gesendet wird.
Die Amateurfunknutzlast besitzt zwei Transponder für den Amateurfunkdienst über Satelliten. Ein Schmalbandtransponder mit 500 kHz und einem Weitbandtransponder mit 8 MHz im S-Band (13-cm-Band) und X-Band (3-cm-Band). Auf Grund der Transponderwahl stellt die Bandbreite der Signale die Limitierung für die Auswahl der Betriebsart dar. Angedacht sind die Betriebsarten SSB und digitales Amateurfunk-Fernsehen in DVB-S2. Durch den Schmallbandtransponder können 50 SSB oder 7680 PSK31 Nutzer zeitgleich auf den Satelliten zugreifen. Der Weitbandtransponder ermöglicht einen zeitgleichen Zugriff von zwei DVB-S2-Nutzern in High Definition Television (HDTV) oder mehreren in Standard Definition Television (SDTV) Qualität.
Abb.: Bandplan des Satellieten QO-100
Betriebsarten
SSB – Single Side Band Modulation
Die Single Side Band Modulation (SSB) oder im deutschen die Einseitenbandmodulation (ESB), ist eine häufig verwendete Modulationsart für Funkverbindungen im Kurzwellenbereich, auf Langstrecken, im militärischen Bereich, sowie im Amateur- und CB-Funk. Es handelt sich um eine spektrum- und energieeffiziente Modulationsart zur Sprachübertragung. Da nur ein Seitenband übertragen wird und kein Träger ist der Bandbreitenbedarf im Gegensatz zu anderen Modulationen halbiert. Die gesamte Energie wird für den Informationsgehalt des Signals verwendet, wodurch höhere Reichweiten und bessere Störabstände erreicht werden. Zur Demodulation können keine einfachen Hüllkurvendemodulatoren verwendet werden, das Signal wird in einem Überlagerungsempfänger in einer Mischstufe auf eine feste Zwischenfrequenz gemischt und anschließend gefiltert.
Dem Namen nach zu Urteil ist die PSK sowohl eine Modulationsart als auch eine digitale Betriebsart. Die PSK gehört zur Kategorie der Winkelmodulationen. Einfach gesagt wird die Phase des Trägers zwischen zwei (Binary Phase Shift Keying) oder vier (Quadrature Phase Shift Keying) Phasen hin und her geschaltet, abhängig davon wie sich die zu sendenden Daten gestalten. In der Regel werden 0° und 180° oder 0°, 90°, 180° oder 270° verwendet. Vorwiegend werden Texte mittels PSK in Kurzwellenbändern übermittelt. Mit einer Bandbreite von unter 50 Hz arbeiten TX (Transmit) und RX (Recieve) im Single Side Band (SSB), es wird nur eines der beiden Seitenbänder übermittelt, meist das Upper Side Band (USB). Am Häufigsten wird PSK31 verwendet, da es mit einem Computer, einer Soundkarte, einem SSB-TRX und einem Interface betrieben werden kann. Viele Programme für diese Betriebsart sind kostengünstig oder sogar kostenlos. Die Baudrate beträgt 31,25 Baud/s wobei sich die Bitlänge zu 32 Millisekunden ergibt. Daher stammt auch der Name PSK31. Wichtig für die Modulation ist, dass die Phasenwechsel betrachtet werden: „0“ bzw. „low“ ist definiert als Phasenwechsel am Beginn des Bits. „1“ bzw. „high“ ist definiert als kein Phasenwechsel am Beginn des Bits. Der Signalpegel im Phasenumkehrpunkt wird stark reduziert um Oberwellen so gering wie möglich zu halten. Je höher die Baudrate und die Übertragungsgeschwindigkeit werden, desto größer wird die Bandbreite, zum Beispiel bei PSK63 oder PSK125. Auf Grund der geringen Phasenbreite, der stabilen Verbindung auch unter schwierigen Bedingungen und der zuvor genannten hohen Nutzer Anzahlen ist PSK31 optimal für den Zugriff auf den Satelliten.
Bei der PSK ist die Phase der Träger der Information. Die Binäre Datensequenz wird auf den Träger aufgebracht. Wenn zwei im Gegentakt stehende amplitudenmodulierte Signale überlagert werden entsteht dabei eine Phasenmodulation, sollte das aufmodulierte Signal eine NF (zum Beispiel Sprache) sein. Dazu müssen die Träger bereits um 90° Phasenverschoben sein.
DVB-S2 – Digital Video Broadcasting Satellite
Amateurfunker haben die Möglichkeit Fernsehen zu übertragen mittels DVB-S2. DVB-S ist die meist genutzte DVB-Variante zur Übertragung von Fernseh- und Hörfunkprogrammen. Es wird nämlich im Gegensatz zu DVB-C oder DVB-T keine weitere Infrastruktur, außer eines LNBs und einer Parabolantenne, benötigt. Die Modulationsart ist die Quadratur Phasen Shift Keying (QPSK), im Deutschen wird diese Modulationsart auch Quadraturphasenumtastung oder Vier-Phasenmodulation genannt. Bei der QPSK trägt ausschließlich die Phase die Information und nicht die Amplitude. Im Konstellationsdiagramm trägt jeder Informationspunkt zwei Bits. Das DiBit, befindet sich in der komplexen Ebene mit Imaginär- und Realteil. Zwei zueinander orthogonal stehende Träger werden in ihrer Amplitude moduliert, dazu müssen die Träger dieselbe Frequenz besitzen. Beide Träger, haben jeweils ein Bit in ihre Phase moduliert. Die resultierende Schwingung besitzt wieder Amplitude und Phase. Als Träger werden eine Sinus Schwingung und eine um 90° Phasenverschobene Sinus Schwingung, defacto eine Kosinus Schwingung genutzt. Das QPSK Signal ist somit eine Addition von zwei PSK Signalen.
DVB-S2 ist die Verbesserung des DVB-S Standards, durch verschiedene Einflüsse kann die Datenrate um bis zu 30% gesteigert werden.
Abb.: Frequenzbereiche der Transponder
Neben den Up- und Downlink Frequenzbereichen gibt es weitere besondere Frequenzen. Dazu gehören die untere Barke auf einer Frequenz von 10.4895 GHz, die mittlere Barke auf 10.489745 GHz, die obere Barke bei 10.489995 GHz und der Notfunk auf einer Frequenz von 10.48986 GHz.