Es’hail 2 / QO-100
Der QO-100 (Qatar-OSCAR 100) ist ein gemeinsamer Amateurfunksatellit der Qatar Satellite Company, der QARS (Qatar Amateur Radio Society) und von AMSAT Deutschland. Er ist der erste geostationäre Satellit für den Amateurfunk. Ein geostationärer Satellit besitzt eine Stabilisierung, die ihn relativ zur Erdoberfläche immer über derselben Position hält. Somit ist er in seinem Abdeckungsgebiet mit einer fest ausgerichteten Satellitenschüssel immer erreichbar. Ein aufwendiges Nachführen der Antenne, sowie die Beschränkung der zeitlichen Nutzbarkeit während eines Überfluges entfällt demnach. Da sich der QO-100 über Kongo befindet, deckt er ein großes Gebiet von Westasien, über den gesamten afrikanischen und europäischen Kontinent bis hin zur Westküste von Südamerika ab. Funkamateure aus großen Teilen der Welt können durchgehend über den QO-100 miteinander kommunizieren. [3]
Die Nutzlast an Bord des QO-100 besteht aus einem Schmalbandtransponder (Bandbreite: 2,7 kHz) unter anderem für SSB (single-sideband modulation) und CW (continuous wave), bzw. Morsetelegrafie und einen Breitbandtransponder, der für Amateurfunkfernsehen genutzt wird. Der Uplink erfolgt von 2400,000 MHz bis 2400,500 MHz und der Downlink bei 10489,500 MHz bis 10490,000 MHz. Insgesamt steht somit ein 500 kHz breites Band zur Verfügung, auf dem viele Funkamateure parallel über verschiedene Betriebsarten miteinander kommunizieren können. Im Folgenden ist der Bandplan des QO-100 mit den verschiedenen Frequenzbereichen für die unterschiedlichen Betriebsarten aufgeführt. Jeweils am oberen und unteren Ende und in der Mitte des Bandes sendet der QO-100 durchgängig eine Morsebake. Diese können bspw. für erste Tests der Hardware und zum Ausrichten der Satellitenschüssel genutzt werden. [3, 4]
In der Vergangenheit haben Studierende der Westfälischen Hochschule bereits eine SDR-basierte Sende- und Empfangsstation für den QO-100 konzipiert und gebaut. Diese existiert auch weiterhin neben der in diesem Projekt genutzten Station.
Die in diesem Projekt aufgebaute Station basiert auf der QO-100 Full Duplex Groundstation der Firma DXPatrol. Diese stellt neben einer GPS-Antenne auch einen Auf- und Abwärtsmischer bereit. Ein Transceiver (Kenwood TS-2000) liefert ein Sendesignal von ca. 1 W, welches von der Groundstation auf die vom QO-100 genutzte Frequenz gemischt wird. Das Ausgangssignal besitzt dann eine maximale Leistung von 10 W und kann über eine Helixantenne an einer Satellitenschüssel gesendet werden. Der Empfang läuft ebenfalls über den Signalumsetzer der Groundstation. Somit kann der Funkbetrieb über einen gewöhnlichen Transceiver ablaufen. Neben diesen Funktionen bietet die Groundstation die Möglichkeit wichtige Parameter wie das Stehwellenverhältnis (SWR), die Betriebstemperatur, die aktuelle Sendeleistung und die Eingangsspannung zu überwachen.
Für das Senden und Empfangen wird eine 100 cm Satellitenschüssel auf dem Dach der Westfälischen Hochschule genutzt. Daran wird der LNB (low-noise block converter) angebracht, der das Satellitensignal auf eine niedrigere Frequenz umsetzt. Zur Verbesserung des Empfangssignals wurde ein Eingangsverstärker (20 dB) auf der Empfangsstrecke eingesetzt, da aufgrund der Kabellänge von ca. 25 m bis zur Groundstation eine starke Dämpfung des Signals zu erwarten ist. Zum Senden wird eine 2,4 GHz Helixantenne, ebenfalls von DXpatrol, genutzt. Bei allen Kabeln wurde wegen der hohen benötigten Kabellänge und der starken Dämpfung bei hohen Frequenzen darauf geachtet, dass stets dämpfungsarme Kabel zum Einsatz kommen. Das Ausrichten der Antenne erfolgte mithilfe der Baken, die am oberen und unteren Ende, sowie in der Mitte des Bandes vom QO-100 ausgesendet werden. Die grobe Himmelsrichtung konnte vorab mit einem Kompass bestimmt werden. Anschließend wurde die Richtung, sowie der Neigungswinkel der Schüssel in Abhängigkeit der Stärke der empfangenen Bake optimiert. Somit Im Labor für angewandte Kommunikationstechnik, IC-Entwurf und digitale Signalverarbeitung, steht nun eine vollständige Sende- und Empfangsstation für den QO-100 bereit.