Главная / Техпортал / Спутниковая радиосвязь

  UA4BI     Гусев Анатолий Михайлович

Радиолюбительская УКВ радиосвязь с помощью спутников

При отсутствии прохождения радиоволн на УКВ диапазонах радиолюбители могут проводить связи с помощью ретрансляторов, установленных на спутниках. Радиолюбительские спутники начали применяться в 1961г. С тех пор серия спутников OSCAR (Orbiting Satellite Carying Radio) ежегодно пополняется новыми моделями. Было создано радиолюбительское объединение по спутниковой радиосвязи AMSAT (Amateur Radio Satellite Corporation) с подразделениями во многих странах мира. В нашей стране также запущена серия спутников RS1-RS15 (Radio Sport). Названия спутников серии OSCAR состоят из двух букв и номера спутника. Первая буква – происходит от названия страны или организации, вторая буква – «О». Например:

FO-29 - спутник Fuji-OSCAR, имеющий 29-й порядковый номер в серии;

AO-40 - спутник AMSAT  OSCAR, имеющий 40-й порядковый номер в серии;

SO-50 - спутник Saudi-OSCAR c 50-тым порядковым номером.

Номер спутнику присваивается после его запуска и начала работы, т.е после регистрации. До этого в сообщениях разработчики используют произвольное имя. Например, индийский спутник VO-52 при разработке носил имя HamSat или VUSat.    

Аппаратура на спутниках питается от аккумуляторов, которые подзаряжаются от солнечных батарей. Мощность передатчиков небольшая и зависит от размеров и массы спутника. Обычно любительские спутники имеют массу 10-60 кг и мощность 0.5-3 вт.  На орбиту они доставляются как «попутный» груз при запуске коммерческих спутников связи. Иногда небольшие любительские спутники «выбрасываются» на орбиту при выходе космонавтов в открытый космос. На этих маленьких спутниках нет репитеров (только передатчики на несколько милливатт). За их сигналами можно только наблюдать, а связь через них невозможна. Мощности 2-3 вт волне достаточно, чтобы принимать FM сигналы спутника на земле на портативную антенну. Важную роль играет ориентация передающей антенны спутника. Если антенна излучает не в вашу сторону или мощность передатчика спутника мала, то для приема сигнала нужна направленная антенна.

 Большинство спутников оснащаются ретрансляторами примерно такого типа как УКВ репитеры. Частота приема и передачи фиксирована. Когда через спутник работает один из операторов, другие ожидают. У обычных наземных репитеров прием и передача идет на одном диапазоне с разносом частот 600кгц для 2-х метрового диапазона и 1600кгц для 70-ти сантиметрового диапазона.  На спутниках устанавливаются репитеры, которые принимают сигнал на одном диапазоне, а передают на другом. Это практически исключает «забитие» приемника на спутнике сигналом его передатчика.  Репитеры на спутниках с фиксированными частотами предназначены для работы  голосом с FM аппаратурой или цифровыми видами связи. В последнем случае у спутника могут быть несколько фиксированных частот.

Кроме репитеров имеются также более совершенные спутниковые системы связи - транспондеры, позволяющие работать  одновременно нескольким радиостанциям в полосе частот около 100кгц. При этом используется узкополосная радиолюбительская техника с сигналами SSB или CW.

В зависимости от используемых диапазонов в спутниковой радиосвязи существуют следующие режимы (Modes):

  К названию режима может добавляться вторая буква:

-          A (Analog) – голосовая радиосвязь;

-          D (Digital) – цифровая радиосвязь.

На спутниках, имеющих FM аппаратуру, чаще применяется режим JA.

  Некоторые спутники могут работать в нескольких режимах. Переключение производится по команде с земли. Спутники с транспондерами могут иметь маяки, передающие в телеграфном режиме телеметрию (напряжение аккумуляторов, температуру и др.) или просто одну несущую частоту. По маякам можно определить момент появления спутника в зоне радиовидимости или выход из зоны. Если маяка нет, то о появлении спутника можно судить по смене характера эфирного шума. Передатчик спутника может быть запущен каким либо посторонним сигналом или помехой с земли. Это отразится на характере шума. Радиолюбители, работающие в обычных не спутниковых режимах связи не должны использовать специальные спутниковые частоты.

  Большинство спутников имеют низкие орбиты близкие к круговым и пролетают над землей на высоте  700 – 1300 км (у МКС - Международной космической станции высота орбиты примерно 400км). Такие спутники совершают в день 12 – 14 витков вокруг земли. Зона радиовидимости (возможная зона связи) имеет размер 6000 – 8000 км. Об определении размера зоны можно прочитать в журнале «Радио» №5, 1976г., стр. 24. Над одной и той же территорией, вследствие вращения Земли, спутник проходит примерно 6 раз в день. Время связи на одном витке 12 –20 минут. Для связи через спутники с низкими орбитами операторам на Земле достаточно иметь передатчик мощностью 5 вт и несложную направленную антенну. При хороших условиях возможна работа и со штыревых антенн, например, с автомобилей. Улучшить условия приема можно используя небольшую направленную антенну, манипулируя ей вручную.

  Имеются также спутники с вытянутыми эллиптическими орбитами. Они совершают примерно два витка в день вокруг земли, а время связи на витке около 12 часов. Расстояние до спутника при этом может быть до 60 тыс. км. Сигнал со спутника будет слабым, для работы со спутником потребуется хорошая антенна (многоэлементный волновой канал) и мощный передатчик.

При работе через спутник с репитером, имеющим фиксированную частоту, учитывая возможность работы только одного корреспондента, необходимо стремиться к краткости проведения радиосвязи. Передается только оценка уровня сигнала и QTH-локатор. Если вашего корреспондента после окончания связи кто-то вызывает, то надо уступить ему частоту. Правило принадлежности частоты станции, дававшей общий вызов как при КВ связях, здесь не действует.

 Спутник, оснащенный транспондером, позволяет проводить связи сразу нескольким радиостанциям, но при этом мощность передатчика спутника делится пропорционально уровням принятых сигналов. Радиолюбитель с излишне мощным передатчиком будет отбирать на свою радиосвязь значительную часть энергии. Условия радиосвязи у остальных корреспондентов ухудшатся. Радиолюбители, превышающие необходимый уровень мощности, имеют дурную славу, их зовут «крокодилами».

  Проведение радиосвязей через спутники требует большого такта во взаимоотношениях с коллегами. Не следует давать длительных общих вызовов. Если у вас нет уверенности, что вы можете принять слабые сигналы по причине несовершенства аппаратуры или из-за помех, то вообще не следует давать общих вызовов. Лучше работать на вызов корреспондента, которого вы хорошо слышите. Хорошо иметь две радиостанции на соответствующие диапазоны, чтобы можно было прослушивать свой сигнал со спутника. Следует иметь ввиду, что иногда из-за различного расположения и ориентации приемной и передающей антенн спутника, вы можете не услышать свой сигнал, а с другой точки ваш корреспондент его будет слышать.

 Спутники имеют обычно форму многогранных призм. На боковых поверхностях или на выносных панелях располагаются солнечные батареи, а на основаниях призмы с двух сторон стоят антенны: с одной стороны приемная, с другой стороны передающая. Вам могут быть доступны обе антенны или только одна. Другая антенна может быть закрыта от вас корпусом спутника. Во время связи положение спутника может меняться, будет также меняться доступность антенны и поляризация принимаемого сигнала. Возможно временное ухудшение или пропадание радиосвязи.

  Аппаратура для стабилизации положения спутника действует по принципу ориентации на Солнце или использует направление магнитного поля. Нарушения в системе ориентации иногда приводят к тому, что солнечные батареи не получают энергии, аккумуляторы не получают подпитки и спутник временно становится неработоспособным. Так было со спутником АО-10. Некоторые небольшие спутники, например АО-27, могут работать только на тех витках, когда их солнечные батареи освещены. Периодически по команде с Земли спутники могут отключаться и включаться вновь. Спутник SO-50 бывает работоспособен весьма редко, когда напряжение аккумуляторов будет достаточным. Его включение производится передачей сигнала тоном 74.4 гц. Спутники AO-10 и AO-40 с вытянутыми эллиптическими орбитами исчерпали свой ресурс и стали неработоспособными.

 Допплеровское смещение частоты также затрудняет проведение связи. На частотах 435-438Мгц оно может быть около 10кгц. Например, если у спутника частота передатчика 436795кгц, то при появлении спутника в зоне видимости свой приемник надо настроить на частоту 436805кгц и плавно ее уменьшать при приближении спутника (достаточен шаг 5кгц).  При выходе спутника из зоны видимости частота будет 436785кгц. Если спутник проходит не прямо над корреспондентом (т.е с элевацией менее 90 градусов), то смещение частоты будет менее заметным плюс-минус 5 кгц. На 2-х метровом диапазоне допплеровское смещение частоты в три раза меньше и частоту передатчика или приемника корректировать нет смысла.  Более подробно об этом можно прочитать в журнале «Радио» №9, 1977г., стр. 23.

  Время прохождения спутника над вашим местом расположения, поминутные значения азимута и элевации можно получить с помощью программ (например, Orbitron). Программа Orbitron имеется на Краснодарском сайте. Для расчета траектории спутника используются Кепплеровские координаты. Их необходимо периодически обновлять через Интернет (http://celestrak.com/NORAD/elements/amateur.txt или www.arrl.org/w1aw/kep).

  Файл amateur.txt надо записать в папку TLE (она внутри папки Orbitron). Желательно делать обновления хотя бы раз в месяц. Частоты для спутников в программе Orbitron имеются в меню "Информация". Сведения о действующих спутниках, режимах и частотах можно получать по адресу  http://www.amsat.org/amsat-new/satellites/status.php.

Вот данные по частотам и режимам спутников, работающих в  FM, CW и SSB:

AO-7

    передавать на частоте 432150 кгц плюс/минус 25 кгц LSB или CW;

    принимать  на частоте 145950 кгц плюс/минус 25 кгц USB или CW;

    При увеличении частоты передачи происходит уменьшение

    частоты приема. Спутник включается при освещении солнцечных

    батарей и наличии достаточного напряжения аккумуляторов.

VO-52 (HamSat)

    передавать 435250 кгц плюс/минус 30 кгц;

    принимать  145900 кгц плюс/минус 30 кгц;

    Режимы как у AO-7. Работоспособен независимо от освещения.

FO-29

    передавать 145950 кгц  плюс/минус 50 кгц;

    принимать  435850 кгц плюс/минус 50 кгц;

    Режимы как у AO-7. Работоспособен независимо от освещения.

AO-27

    передавать 145850 кгц FM;

    принимать  436795 кгц FM плюс/минус 10кгц;

    Работает в течение 6 минут на трех вечерних орбитах.

    Бывает часто выключен на длительное время для восстановления

    работоспособности. Можно работать на QRP.

SO-50

    передавать 145850 кгц FM + тон 74.4 гц 1-2сек для включения передатчика;

    передавать 145850 кгц FM + тон 67 гц для работы передатчика;

    принимать  436795 кгц FM плюс/минус 10кгц;

    Требуется достаточно мощный сигнал для входа в спутник.

AO-51

    передавать 145920 кгц FM + тон 67 гц;

    принимать  435300 кгц FM плюс/минус 10 кгц;

    Это один из основных режимов. Смена режимов производится по

    расписанию публикуемому на месяц. Требуется достаточно мощный

    сигнал для входа в спутник.

    UA4BI     Гусев Анатолий Михайлович

Обсудить статью можно на нашем форуме.

Главная / Техпортал / Спутниковая радиосвязь

Orbitron 3.10 RUS -  1.8 Mb. Cистема слежения за спутниками, предназначенная для радиолюбителей и любителей визуальных наблюдений. Ее также применяют профессионалы-метеорологи, пользователи спутниковой связи, люди, увлекающиеся поиском НЛО и астрологи.
Программа показывает положения спутников на любой заданный момент (как в реальном времени, так и в режиме симуляции). Программа БЕСПЛАТНА (Cardware), и считается одной из самых простых в обращении, и одновременно самых мощных программ слежения за спутниками, по мнению тысяч ее пользователей со всего мира.