NOAA-Wettersatelliten
Die Wettersatelliten der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) umkreisen, in einer im Vergleich zu geostationären Wettersatelliten kleinen Höhe, die Erde und liefern so gut aufgelöste Bilder der Regionen, die sie gerade überfliegen. Übertragen werden die Daten per Automatic Picture Transmission (APT). Bei diesem analogen Übertragungsverfahren werden die Grauwerte der Pixel auf einen 2,4 kHz Subcarrier (amplituden-)moduliert. Zusätzlich werden zwei weitere Frequenzen für die Synchronisierung genutzt. Das somit entstehende als Broadcast vorliegende Signal wird dann für die Übertragung zur Erde auf eine Trägerfrequenz von ca. 137 MHz frequenzmoduliert. Neben einem einfachen Foto wird auch ein Bild, welches mit Infrarotsensoren aufgenommen wurde, übertragen. Damit ist es möglich nicht nur visuelle, sondern auch weitere meteorologische Daten zu erfassen. [6, 7]
Folgende NOAA-Satelliten sind aktuell noch in Betrieb.
- NOAA 15 (137,6200 MHz)
- NOAA 18 (137,9125 MHz)
- NOAA 19 (137,1000 MHz)
Für den Empfang reicht prinzipiell ein einfaches Funkgerät mit Aufzeichnungsfunktion, bzw. ein SDR (Software Defined Radio) und eine Antenne für den 2m-Bereich aus. Da erste Versuche mit einer Rundstrahlantenne jedoch eine schlechte SNR (signal-to-noise-ratio) zeigten, wurde eine spezielle Antenne für den Empfang der APT-Bilder gebaut. Dabei handelt es sich um eine V-Dipolantenne, die vom Funkamateur 9A4QV entworfen wurde. Obwohl das Signal der NOAA-Satelliten rechtszirkular polarisiert ist, ist bei einer Antenne mit horizontaler Polarisation nur ein Verlust von ca. 3 dB zu erwarten. Dieser ist angesichts des großen Aufwandes, den der Bau einer zirkular polarisierten Antenne mit sich bringt, und der Stärke des Signals allerdings hinzunehmen.
Die Pole wurden aus einer Aluminiumstange mit 4 mm Durchmesser gefertigt. Die Längen wurden dabei anfangs etwas größer dimensioniert. Später wurde mithilfe eines Network Analyzers das Stehwellenverhältnis (SWR) im Frequenzbereich zwischen 137 MHz und 138 MHz gemessen. Durch weitere Kürzungen der Pole wurde das SWR auf diesen Frequenzbereich optimiert. Da nicht gesendet wird und somit keine reflektierte Leistung dem Funkgerät schaden könnte und das Signal der NOAA-Satelliten recht stark ist, sind die Anforderungen an das SWR jedoch recht gering. Gegen statische Aufladung wurden die beiden Pole mit einem 100 kOhm Widerstand verbunden. Als Anschluss wurde das Ende eines BNC-Kabels verwendet, das mit einem Adapter an jedes gängige Funkgerät angeschlossen werden kann. Neben dem eigentlichen Dipol wurde für eine weitere Verbesserung des Empfangs noch ein Reflektor im Abstand einer Viertel Wellenlänge unter dem Dipol angebracht. Dieser ist ähnlich aufgebaut wie der Dipol, jedoch mit etwas längeren Stäben, die untereinander elektrisch verbunden sind.
Die Überflugszeiten der NOAA-Satelliten können ebenfalls über Heavens Above ermittelt werden. Für einen guten Empfang reicht es dabei aus die Antenne nach Süden auszurichten. Ein Ausgleichen des Dopplereffekts kann erfolgen, jedoch wurden aufgrund der recht großen Bandbreite auch erfolgreich Bilder ohne Dopplerausgleich empfangen. Wenn das Einstellen der Frequenz (wie beim verwendeten Handfunkgerät YAESU FT5D) nur in größeren Schritten erfolgen kann, kann ein Nachjustieren der Frequenz wegen der zeilenweisen Übertragung der Bilder zu einer inkonsistenten Qualität innerhalb eines Bildes führen. Ab einer Höhe des Satelliten von ca. 9° wird das APT-Signal deutlich hörbar. Die aufgezeichnete Audiodatei muss nun mit der Software Audacity auf eine Sample Rate von 11025 Hz (Monochannel) konvertiert werden. Anschließend kann das WAV-File mit der Software WXtoImg decodiert werden. Ein Beispiel eines erfolgreich empfangenen und decodierten Bildes von NOAA 19 ist hier abgebildet.
