UPDATE 2018-12-17
Es'hail-2 (P4-A) uppe 2018-11-15
Satelliten lämnade jorden 15 November 2018 med Falcon9 och är på väg till sin geostationära position.
Aktiviteterna att sätta ihop markstationer har ökat sista halvåret 2018, på AMSAT sidor återfinns exempel på flertalet markstationer med 2.4GHz upplänk, 10GHz nedlänk konstrueras och visas upp och provkörs. Även företag med färdiga produkter eller där vissa byggstenar dyker upp eller omnämns.
Här finns ett forum där man kan ansluta sig eller bara läsa
https://forum.amsat-dl.org/
Nyheter, AMSAT-DL har en kategori och meny Es'hail-2 (P4-A) där man kan ta del av nyheter och satellitinformation.
https://amsat-dl.org/category/eshail-2-p4-a
Upplänk 13cm 2.4GHz
Det verkar som att markstationen inte kommer att kunna ha obegränsat med effekt i Es'hail-2 satellitens upplänk, det verkar bli en övervakning som kommer att lägga en siren/ton i nedlänksfrekvensen (10.4GHz) på den användare som överskrider signalbudgeten i upplänken (2.4GHz) , man kan läsa mer om den s.k Leila-2 funktionen som troligen är jämförbar.
En bra funktion som gör att alla måste begränsa upplänkssignalens styrka till satelliten.
Det som spelar roll för 2.4GHz upplänken är den ERP/EIRP nivå man behöver uppnå från antenn till satellit, för att 1) alls kunna höras via transponder och 2) utan att lösa ut övervakningen.
Hur mycket effekt som krävs kommer bli olika för nästan alla installationer beroende på transmissionsförluster mellan sändare och antennen.
För 2.4GHz sändare finns exempel på uteffekter mellan 5 - 20W, en del
argumenterar för 20W eftersom koaxkabelförluster, filterförluster på
2.4GHz kan vara höga och man kan förlora mer än hälften av effekten i
förluster innan antennmataren. Andra argumenterar för 5W om sändaren
sitter i parabolen och har betydligt mindre förluster.
Nu finns det redan kalkyler :
https://www.amsat.org/wordpress/wp-content/uploads/2018/02/2017Symposium-Peter_Gulzow-DB2OS.pdf Uplink transmitter 5 - 10W PEP (22.5 dBi antenna gain, 75cm dish)
Detta är ett exempel på vilken upplänksbudget som krävs i teorin, så det är bara att räkna baklänges på den antenn man har, förluster samt vilken sändaruteffekt som krävs.
Med 2.4GHz och endast 100mW i antennmatningspunkten så blir det en "intressant" ekvation, antennen blir då i storlek väldigt olik i storlek från de 60-90cm paraboler man normalt ser i trädgårdar och på hus.
Med 2.4GHz och med 5 - 10W kan man använda en vanligt förekommande satellit-TV parabol.
Exempel:
- Med 75cm parabol a' 22.5 dBi @ 2.4Ghz och 5 W p.e.p tillförd effekt till antenn blir ERP 542 W. Dvs. ERP blir så enligt det räkneexempel som anges i länken ovan.
- Med 75cm parabol a' 22.5 dBI @ 2.4GHz och 0.1W p.e.p tillförd effekt till antennen blir ERP 10 W, dvs. 50 gånger lägre! Det blir långt under den signalbudget som tillåter CW och SSB trafik och frågan är det ens kommer att gå trafikera satelliten via datorgenererad trafik när skillnaden fortfarande är 10 och 540 W e.r.p
Hur mycket parabolantenn krävs, för att med 0.1 W p.e.p tillförd effekt till antennen, för att uppnå 542W ERP ?
- Antennen behöver 39.5dBi förstärkning om man räknar på det.
Hur stor blir en parabol på 2.4Ghz med 39.5 dBi?
- Över 5m i diameter, beroende på hur effektiv parabolen och mataren blir.
En 5-6m stor parabol på en balkong, tak eller i en trädgård, det är en nästintill en omöjlig uppgift. De nätparaboler man kan köpa är som mest 4m i diameter men priset är det som sätter stopp först.
Mitt projekt:
OBS: Den här tråden uppdateras löpande under 2018, så det blir inte hundra separatat blogginlägg utan en lång tråd tills den blir för stor.
Tittade lite på markstationsdata, från mitt QTH kommer Es-hail -2 att finnas där Es-hail-1 redan finns dvs .25.5 (26 ?) grader Öst i en geostationär bana på runt 40 000 km avstånd.
En satellitkalkylator anger att kompassriktning blir
- 171.36 grader azimuth
- 22.4 grader elevation
- -4.4 grader SKEW
Använder man en parabolmotorstyrning så ska den visa 180-171.36 = 8.64 grader Öst på lilla displayen för rätt azimuth, jag har en gammal sat.box med styrning av motor.
Grovplaneringen ser ut så här nu
- Första steget är att hitta en plats för parabol med "fri sikt" i den riktningen och sen göra nån typ av stativfäste på den platsen och kanske även få igång motorstyrningen. Kommer att ha en större parabol än 100cm så placeringen av parabolen blir begränsad pga tyngd och storlek.
- Steg två blir att få igång RX på 10GHz, med en standard LNB och en SDR mottagare och lyssna på några satellitfyrar
- Steg tre är en TX konverter på 13cm 2400MHz.
- Steg fyra är en kombinerad matare för 10.4/2.4 GHz - inte helt enkelt och kräver en hel del mekaniska kontruktioner. Kanske får man rent av använda en separat mindre parabol för TX
- Steg 5 är höra Es-hail-2 transponderns fyr och även kunna höra sina egna CW signaler i smalbandssegmentet via transpondern
Steg 1 Antenna
Har en >100cm solid Macab parabol med tillhörande matare, kraftig 3-punkts stativ, motor och motorstyrning.
Den har klassisk matning i fokuspunkten med justerbara stödpinnar, en LNB passar direkt.
Ett markfäste med tre punkter behövs, själva maströret samt de två stödbenen. Stativet väger över 20kg med motorn.
Steg 2 Downlink 10GHz
I tidigare bloginlägg så finns ide'r om hur köpe LNB ska gå att använda, På nätet finns redan flera bra exempel på LNB projekt för 10.4GHz.
En kontrollbox till LNB - vad behövs, måste kunna styra/veta LNB på lågband samt Vertikal polarisation, och sköta spänningsmatningens olika nivåer. Default är vertikal polarisering och lågband styrs av en lägre matningsspänning - så i praktiken är de en enkel sak att göra en kontrollbox genom att ha en variabel LM317 el liknande eller en gammal satbox + en DC bias injektor.
LNB har en PLL men referenskristallen är inte temp.kompenserad - lite beroende på hur mycket det spelar roll i praktiken så kan man antingen få bättre frekvensstabilitet genom att styra LNB inomhus via koax till en signalgenerator, man kan också leta upp en liten 26-28MHz TCXO och sätta direkt in LNB så får man ytterligare mer koll på frekvens.
Steg 3 Uplink 2.4GHz
Använder surplusdelar för att få till en TX upconverter, de ingående komponenterna här är preliminära.
 |
| Surplus - återanvänder LO, multiplier, mixer och BPF, men kapar bort lågnivå FET förstärkare och dess DC & bias regulator |
För att generera 2400MHz med IF på 144MHz krävs en LO på 2256 MHz.
Mixern är i surplusutförandet lite oklar, troligen är det en s.k subharmonic mixer med två dioder och en stripline.
 |
| Ansluter SMA till 47ohm termineringen på mixerns stubb |
 |
| Min effektmätare visar en LO signal på hela 3.9mW |
 |
| Vilket i dBm är 5.7 |
 |
| Och LO frekvensen är ganska nära 2256MHz |
So far - so good, kanske går det att få ut lite mer effekt om man trimmar filter och ev. tar bort mer delar på mixern.
Egentligen kan man byta till en ADE-3G liknande mixer med data som +7dBm LO, tål 50mW på RF porten och 40mA på IF porten.
Rotate lite i surpluslådan och hittade en möjlig mixer, den klarar 3GHz och blir mitt val tills vidare. Surpluskortet har en ADE-18W med två stycken ERA-2SM, en före och efter blandaren.
ADE-18W är rätt lik ADE-3G +7dBm LO, tål 50mW på RF porten och 40mA på IF porten och har 5dB loss på 2.3-2.4GHz.
 |
| Använder en rätt vanlig signalkedja för att generera 2400MHz |
|
|
 |
| Plockar denna mixer till projektet |
 |
| Tillägget i TX surpluskonvertern - mixerkortet och en +5V stab |
Småsignalfilter
För mindre signaler t.ex efter blandaren och mellan effektsteget kan man använda keramiska varianter, men dom är inte alls modifieringsvänliga men jag ska göra ett försök att tuna ett filter till en högre frekvens.
Jag hittade ett tre-poligt surplusfilter, på nätverksanalysatorn ser man bäst anpassning runt 2104MHz.
 |
| Min mätjigg är inte stabil, men den bästa anpassningen runt 2100MHz. |
En bild på det keramiska bandpass filtrets resonansfrekvens
Tanken är att löda loss probarna och sen korta av längden lite på den inre resonatorn, det görs från den öppna sidan av resonatorn. Hoppas man kan sticka in en liten fräsbit och ta bort pläteringen.
Har aldrig gjort moddar på dessa filter, så allt kan gå fel.....låt se lite senare.
 |
| Keramiskt filter med tre resonansrör |
 |
| Innan demontering ser filtret ut så här på insidan. |
 |
| Principen är en keramisk resonator av en viss bredd och längd, samt ett inre resonatorrör av en viss längd och diameter. Yttre höljet runt keramiska kroppen är nån typ av plätering, likaså är det pläterat inne i röret. En sida är öppen (den övre på bilden) och andra sidan är kortsluten mellan rör och hölje (nedre sidan på bilden) |
 |
| Principkrets för mitt filter som har tre resonatorer, det är ett bandpassfilter combline, inte interdigitalt. |
 |
| Man kan mäta varje resonator för sig i en mätjigg med två kontakter med varsin prob. kurvan blir lite speciell men man kan hitta en centerfrekvens |
 |
| Dom tre resonatorerna sitter tätt ihop och mellan dom finns en liten lucka i metalliseringen av ytterhöljet. Luckans storlek bestämmer kopplingsgraden, sen var luckan sitter bestämmer typ av koppling. Mäter man i mätjigg med alla tre resonatorerna så ska man se kompletta kurvor med förlust och anpassning |
|
 |
| Kurvorna ska se ut så här på ett ungefär när det är bra gjort, kanske blir det lite annorlunda om man modifierar endast längden på den inre resonatorn, återstår att se |
Ingången till 144MHz IF måste göras på nytt, så förstärkarna och DC matningar plockas bort..
Tanken är att ha en 144MHz transeiver typ FT-290R som ger QRP effekt, så mellan mixern och koaxkontakten måste först en variabel dämpsats in, sen en anpassning till 50ohm mixer och ev. nåt extra filter som fångar upp oönskade frekvenser.
Har ännu inte tänkt på ev. T/R switching, det får komma senare om det finns behov av det.
|
| Ingångs kontakt for 144MHz - allt på bilden ska kopplas ur |
 |
| Nya kretsar, ingångsanpassning 0.5 - 3W, T/R +12V uttag samt en ny mixer |
|
Multiplierkedjan behålls som den är
 |
| Längst till höger sitter en fyra-pinnars halvledare,troligen är det de två switchdioderna i en stripline subharmonic mixer. |
|
|
Effektsteg
Har flera alternativa kompletta surpluseffektförstärkare som kanske går att använda.
 |
| En MGF0906A driver två MGF0911A |
Detta slutsteg ska ha flera hundra mW i drivning men borde ge runt 20W uteffekt.
Men med tanke på vad mixern kommer att ge ifrån sig på 2.4GHz krävs nog en mellanförstärkare från mixern (några mW) till 200-300mW driveffekt
Att
annat alternativ ger inte mer än 5W, men har två försteg som kan vara
intressanta, en AH-1 verkar ge (+22dBm 160mW) och MGF steget vill ha
+24dBm (320mW), inte optimalt.
 |
| Tre steg med cirka 5W ut |
 |
| Kretsschemat i nuvarande skick, oprovat |
I värsta fall får jag dämpa 5W till 0.32W till slutsteget - eller hitta ett annat mellansteg.
TX filter
Tillkommer ett ytterligare 2400MHz filter innan antennutgången, som ska tåla effekt.
Kanske räcker det med ett pipecap filter (på svenska heter det nåt i stil med "kapillär-huv för inre lödning- filter").
Den
tål effekt, är enkel att tillverka självt. Förlusterna i dessa är från
-2.5dB och uppåt, så det behövs lite mer input som kompenserar för filter
och koaxförlusterna.
Kopparhuvarna finns i olika storlekar, de vanligaste på 2.3 är de som kallas "1-5/8inch" eller "1 inch"
men i svenska VVS butiker finns den bland annat för 28mm kopparrör för runt 30SEK /st.
Om jag hittar en liten bit mässingssvarvämne i rätt dimensioner så blir det ett svarvat ämne istället för kopparhuv.
Filtret består av en kavitet, en avstämningssskruv samt två probar för in resp.
ut. Man kan variera dämpningen genom att ha längre probar men då blir
bandbredden bredare - och tvärt om.
Gillar egentligen inte pipecap, borde istället ha kretskortsbaserade filter, fast det inneär andra problem att lösa.
 |
| 1-5/8 inch pipecap varianten, lite större inre mått |
|
Den signalbudget som andra redan räknat på anger 15W men då har jag en lite större parabol än vad kalkylen använde, så min ERP i upplänken lär räcka till ändå.
Möjligt att ett annat slutsteg kan behövas - men det får vänta nu.
Steg 4 S/X Band feeder
Finns många frågor och problem runt detta.
Hur kombinerar man två matare med olika polaristaion runt samma centrumlinje och samma fokuspunkt i en och samma parabol - och ha bra prestanda?
Den enklaste varianten att göra själv kan tyckas vara en helix på 2.4G och en LNB i centrum.
Helix kräver uträkning för parabolen den ska belysa och ge RHCP i upplänk.
Nån typ av anpassning måste finnas eller så blir det helt enkelt en cirkulator mellan 2.4GHz TX och Helix.
LNB måste sitta i fokuspunkten, och tyärr har helix sin faspunkt nån cm upp looparna - svårt fall.
Med den här kombinationen lutar det åt kompromisser, dvs. lägre effektivitet från matare.
Det går ju att kapa bort korrugerade ringar runt LNB hornet så får man en mindre diameter att sticka in i 2.4GHz helixen, genom ett hål i jordplanet.
Det måste provas i praktiken, dels om fokuspunkten blir bra och även om helixen går att anpassa till sändaren med en LNB instickandes.
Problem att lösa
- Samma fas/fokuspunkt för två antenner
- RF koppling mellan TX och RX mellan antennerna
- blir den för stor förstör man preamparna i LNB. En LNB RX går inte att koppla av vid TX, man får hoppas att frekvensavståndet är tillräckligt stort för att inte 2.4G ska kopplas in i 10G hornet
- En fullösning kan vara att sätta ett grovmaskigt metallnät över 10G LNB hornet, dvs. nätet korsluter på 2.4GHz men inte på 10GHz.
Man kan hitta exempel på andra som redan byggt om LNA och tagit bort injektorerna på respektive V/H LNA och istället satt dit en SMA kontakt, det betyder att man kan ha en tunn koax från matarens fokuspunkt till LNA - och därmed öppnar det upp att kunna ha ett isolations koaxrelä mellan 2.4G matare och 10G LNB.
Sista utvägen blir genom separering av antennerna, dvs. man har två paraboler, RX resp TX.
