In questo ulteriore articolo riguardante il satellite Es’hail 2 QO-100, approfondiremo la conoscenza dell’hardware e dei preparativi necessari per attivare una stazione che permetta di utilizzare questo satellite. Nel primo articolo da noi precedentemente pubblicato, disponibile cliccando questo link, ci siamo soffermati sulle frequenze da utilizzare e sulla parte “teorica” che riguarda questo satellite; dopodiché nel secondo articolo, disponibile cliccando questo link; abbiamo inoltre approfondito le informazioni sulla stazione per ricevere la frequenza di Downlink.
Ora è giunto il momento di entrare nel cuore della pratica e della sperimentazione che caratterizza il QSO tramite questo satellite, con la creazione della stazione completa a uso radioamatoriale, dedicando una particolare attenzione alla realizzazione del sistema di trasmissione. L’articolo è stato suddiviso in delle macro-paragrafi, per facilitarne la lettura.
Buona lettura!
Come delineato nell’articolo precedente, il satellite lavora nelle bande di frequenza dei 2.4 GHz (Uplink – Frequenza di trasmissione); per questo, sarà necessario raggruppare dell’hardware adeguato (da accoppiare al setup realizzato precedentemente per RX), per trasmettere verso il satellite.
Nel caso di questo articolo, come nel precedente, andremo a descrivervi la sperimentazione da noi effettuata e quindi il nostro layout.
Buona lettura.
SCEGLIERE IL LAYOUT
Una volta pronta e testata la parte ricevente a 10,4 GHz potete iniziare a focalizzarvi sulla realizzazione di quella trasmittente a 2.4 GHz. Per effettuare il QSO, esistono varie modalità e approcci per trasmettere sulla frequenza di Uplink del satellite. La prima cosa da considerare riguarda la disposizione dei componenti e dell’antenna per la parte ricevente e per quella trasmittente.
Per creare il layout di QO-100, esistono varie scuole di pensiero tra i radioamatori: in alcuni casi RX e TX sono concentrati nel punto focale di una sola parabola, oppure RX (Downlink) e TX (Uplink) vengono suddivisi su due dischi separati.
Nelle seguenti immagini, potrete visualizzare i due layout, che mostrano i sistemi adottati per transitare su QO-100:
Nella foto superiore, notate a sinistra il layout con Uplink e Downlink separati, mentre a destra, invece potete visualizzare la nostra sperimentazione nella stazione di Roberto IV3CYF, dove abbiamo utilizzato un unico disco per le due frequenze del trasponder. Entrambe le configurazioni hanno pregi e difetti, che abbiamo deciso di inserire nella seguente tabella. Tuttavia in entrambi i casi, si possono ottenere ottimi risultati!
| DUE PARABOLE RX E TX SEPARATI |
UNA SOLA PARABOLA SIA PER RX CHE TX |
| Ogni feed può essere ottimizzato per ogni parabola. | Si ha un setup molto più compatto |
| Ottimizzazione del fuoco per il rapporto F/D (Fuoco/Diametro) | Sistema migliore con dimensioni ridotte e utilizzo in portatile |
| Ottimizzazione del feed sulla singola banda | Soluzioni più semplici e minor costo di realizzazione |
| Ogni posizione del feed sarà perfetta e indipendente | Cablaggio semplificato e diminuito |
| Ogni parabola potrà essere regolata in modo indipendente, ottimizzando al meglio il fuoco | Miglior posizionamento del disco in un’unica volta |
Una volta presi in considerazione i layout descritti qui sopra e scelta la vostra configurazione (anche in base ai materiali ed al budget a vostra disposizione), potrete entrare in merito alla selezione dell’hardware necessario per la realizzazione della parte trasmittente a 2.4 GHz, da abbinare a quella ricevente.
L’ANTENNA A 2.4 GHz
Per trasmettere sull’Uplink, bisognerà innanzitutto reperire (oppure auto costruire) un’antenna per i 2.4 GHz che sia funzionale e abbia un rendimento ottimale.
In rete, sono reperibili innumerevoli progetti per la realizzazione di antenne a 2.4 GHz (dedicate a QO-100 e non). L’antenna, qualsiasi essa sia dovrà essere in polarizzazione circolare destrorsa RHCP “Right Hand Circular Polarization“.
NOTA SULLA POLARIZZAZIONE:
L’antenna dell’Uplink, essendo da montare sulla parabola, dovrà avere come polarizzazione finale la RHCP (“Right-Hand Circular Polarization” – o polarizzazione circolare destrorsa). Dovendo installare l’antenna sul disco, la sua polarizzazione SARA’ SPECCHIATA!
Occorrerà quindi, al fine di ottenere la polarizzazione destrorsa, polarizzare e costruire la propria antenna in LHCP (polarizzazione circolare sinistrorsa), ottenendo così, dopo il montaggio, la polarizzazione RHCP. Questo fenomeno avviene perché la parabola fa da “specchio” e inverte la polarizzazione dell’antenna montata!
I PROGETTI PER L’ANTENNA
Per la realizzazione dell’antenna, dovrete quindi seguire le indicazioni di polarizzazione fornite. Per quanto riguarda la tipologia di antenna da installare, vi si può aprire un mondo di possibilità! La scelta dell’antenna dipende molto da ciò che si vuole fare e costruire. Qui di seguito potete visualizzare alcune foto, contenenti degli esempi di antenna per l’Uplink.
Le antenne più utilizzate per QO-100 sono le patch e le elicoidali, che garantiscono un buon rendimento. Durante la nostra sperimentazione, abbiamo provato entrambe le tipologie d’antenna, in accoppiata con l’LNB modificato. Su queste antenne abbiamo effettuato varie misurazioni. Qui di seguito vi riportiamo la nostra sperimentazione.
SPERIMENTAZIONE CON ANTENNA “ICE CONE” di DC8PAT
Uno dei primi esperimenti per transitare su QO-100 è stato condotto assieme a Sandro IW3REM, con il quale abbiamo provato a stampare con successo in 3D il feed di Patric Nolle DC8PAT; ha costruito un’interessante soluzione contenente un’antenna elicoidale per i 2.4 GHz e il supporto reggi LNB. Qui di seguito trovate delle foto e dei video della nostra realizzazione, seguendo il progetto del collega e amico radioamatore tedesco.
Tutte le informazioni sul DC8PAT “Ice Cone” Feed sono presenti nella sua pagina QRZ.com disponibile cliccando questo link.
SPERIMENTAZIONE CON ANTENNA PATCH
Come seconda sperimentazione per studiare il rendimento della parabola e provare altri progetti d’antenna per l’Uplink di QO-100, ci siamo focalizzati sulla realizzazione di un‘antenna patch centrata a 2.4 GHz, con la quale abbiamo condotto molte sperimentazioni e creato anche alcuni video.
Per la costruzione, abbiamo utilizzato varie lastrine di rame, tagliando, auto costruendo e misurando tutte le componenti che sono diventate parte integrante dell’antenna. Per il progetto della patch, abbiamo utilizzato uno dei vari progetti d’antenna patch disponibili in rete e ci siamo confrontati con gli altri sperimentatori italiani nel campo di QO-100 e non solo.
I progetti dell’antenna patch in questione sono reperibili molto facilmente online!
Qui di seguito trovate alcune immagini e video della nostra sperimentazione effettuata:
La nostra antenna patch è stata poi oggetto di prove e misurazioni in camera anecoica, per una taratura finale e degli aggiustamenti; questo al fine di ottimizzarne tutti i parametri tra cui il rapporto d’onda stazionaria ed il rilevamento del lobo di irradiazione.
L’ABBINAMENTO AL LNB PER RX
Al fine di permettere l’utilizzo di una sola parabola per Uplink e Downlink, dovrete costruire un supporto meccanico che permetta all’antenna per i 2.4 GHz di essere abbinata al LNB (modificato in precedenza). Dopo aver quindi costruito e testato l’antenna che desiderate, dovrete abbinarla al LNB andando a predisporre ed allineare i due sistemi. L’abbinamento da eseguire è ben visibile nella seguente immagine di OM8WG (ed in molti esempi reperibili in rete), dove potete vedere l’inserimento del LNB sull’antenna dei 2.4 GHz (che è stata opportunamente forata sul riflettore, per permettere il passaggio dei segnali verso l’LNB).
Una volta effettuato un solido abbinamento (senza laschi meccanici) e con le opportune protezioni contro le intemperie, dovrete condurre delle prove in ricezione e trasmissione, orientando sul supporto del feed sia l’LNB che l’antenna per l’Uplink, andando a scegliere il miglior segnale ricevuto (monitorando il segnale del middle beacon) e riuscendo a trasmettere in maniera ottimale verso il satellite.
Potrete aiutarvi tramite un Web SDR o un altro ricevitore, monitorando la vostra emissione (misurando l’intensità del segnale in dBm e il rapporto segnale-rumore in dB), ed andando ad applicare di conseguenza gli aggiustamenti necessari.
Qualora invece vogliate ottenere un risultato differente, potrete utilizzare il layout con due parabole per separare l’Uplink dal Downlink (argomento trattato nel precedente paragrafo: “Scegliere il Layout”).
TRASMETTERE SU QO-100
Al fine di effettuare le trasmissioni, occorreranno alcuni materiali che abbiamo deciso di elencarvi, per poi trattarli nel dettaglio (come abbiamo fatto nell’articolo riguardante il Downlink e la Stazione ricevente per questo satellite).
Per trasmettere i nostri segnali verso QO-100, serviranno le seguenti attrezzature:
– Un Transceiver Radioamatoriale (basta anche QRP VHF, UHF ecc…);
– Un Up converter dalla IF scelta ai 2,4 GHz (scegliere in base alla frequenza del RTX es. 144 o 430 MHz);
– Un Amplificatore RF (scegliere la potenza sulla base delle necessità e del modo di emissione);
– Antenna (feed) per la trasmissione (vedi le antenne elencate nel paragrafo precedente);
– Cavo coassiale di buona fattura (considerando le attenuazioni di tratta di ogni cavo).
Procediamo ora a descrivere con maggiori dettagli le componenti necessarie per la ricezione dei segnali e lo scopo di queste attrezzature che vi elencheremo (sentitevi pure liberi di applicare delle modifiche alla vostra realizzazione).
TROVARE UN TRANSCEIVER
Per trasmettere verso il nostro satellite, occorre un apparato trasmittente che possa poi pilotare l’upconverter per far salire la frequenza di trasmissione a 2.4 GHz. L’apparato deve essere scelto sulla base di ciò che desideriamo fare, tuttavia per ogni uso è sufficiente un apparato che possa pilotare il sistema.
Il transceiver deve essere di tipo ALL MODE, mentre la frequenza di lavoro è strettamente legata dal tipo di upconverter scelto!
Gli apparati a 50, 144 e 430 MHz sono particolarmente adatti e compatibili ai vari converter disponibili online. Apparati ottimi possono essere i classici transceiver che si usano per le consuete attività in VHF e UHF. Non serviranno potenze alte, in quanto il pilotaggio degli up converter avviene a bassissima potenza.
SELEZIONARE UN UPCONVERTER
L’upconverter, vi permette di salire facilmente di frequenza, pilotando il sistema tramite il nostro transceiver. L’utilizzo di questo componente, consente la salita a 2,4 GHz, che dovrà poi essere rinforzata in potenza, avvalendosi di un amplificatore RF da collegare in serie, al fine di fornirci solo alcuni watt per le prime prove. Se si necessita di caratteristiche differenti, si può sempre ricorrere a un transverter più sofisticato.
NOTA BENE: È necessario pilotare l’upconverter con la giusta potenza di ingresso, che sarà molto bassa. Dovrete impostare il transceiver a bassissima potenza, misurando la sua potenza in uscita verso l’ingresso dell’upconverter, ed eventualmente inserire un attenuatore in serie qualora la potenza dell’apparato fosse troppo alta.
SCEGLIERE UN AMPLIFICATORE
Per poter utilizzare dei segnali sufficienti per impiegare il satellite, occorrerà collegare il nostro upconverter ad un modulo amplificatore RF per i 2,4 GHz. L’amplificatore, dovrà essere scelto in base alle potenze e alle attività che dovremo condurre.
Andando a scegliere la potenza in relazione al diametro del disco (dai 60 cm a salire) vi consigliamo di trovare degli amplificatori con le seguenti potenze:
– Per utilizzo in CW e Modi Digitali, saranno sufficienti alcuni milliwatt in uscita;
– Per utilizzo in Fonia SSB, è consigliata una potenza in uscita dai 2 ai 4W;
– Per utilizzo in DATV televisivo, sono caldamente consigliate potenze superiori ai 10W; per questo uso si preferiscono i moduli PA ad alta potenza.
UTILIZZARE UN’ANTENNA ADEGUATA
Seguendo la sezione precedente riguardante le antenne e le nostre sperimentazioni, potrete acquistare (o ancor meglio costruirvi) un’antenna adeguata ed efficiente da collegare al sistema. Le tecniche di realizzazione sono innumerevoli e permettono di utilizzare varie tecnologie, come la stampa 3D.
NOTA BENE: In base al layout della parabola e al fissaggio dell’antenna e del LNB, come per il Downlink, sarà necessario effettuare degli aggiustamenti al supporto del punto focale. Questa prova servirà a stabilire un buon compromesso per avere un’ottimo segnale di transito sul satellite e una ricezione ottimale.
Dovrete applicare gli aggiustamenti andando in trasmissione, ricevendo e monitorando con la precedente raccolta dati l’intensità del segnale.
SCEGLIERE UN BUON CAVO COASSIALE
Per ottimizzare il nostro sistema di trasmissione, sarà necessario collegare tutte le nostre apparecchiature con del cavo coassiale (e dei connettori) adeguati, seguendo impedenza e frequenza. Sarà necessario pianificare il collegamento degli apparati con le giuste discese di cavo, considerando che upconverter ed amplificatore (lavorando ad altissima frequenza) devono stare il più vicino possibile e al di sotto alla parabola.
Allo scopo vi elenchiamo i migliori cavi coassiali per questo utilizzo:
– Per la tratta dal trasmettitore al upconverter utilizzate del cavo di buona qualità, con impedenza a 50Ω. Le frequenza sarà attorno ai 144 MHz o 430 MHz, in base all’apparato utilizzato per il pilotaggio dell’upconverter;
– Per la tratta dall’Upconverter, all’amplificatore per poi arrivare all’antenna, utilizzate del cavo per microonde con impedenza a 50Ω. Scegliete del cavo caratterizzato con distanze corte e connettori di prima scelta. Tenete conto che amplificatore e upconverter vanno collocati quanto più vicini possibile al feed della parabola.
Tenete conto (prima dell’acquisto) della frequenza utilizzata e dei metri di discesa della vostra configurazione. Acquistate del cavo resistente, con connettori N e SMA, preferendo articoli RF con basse attenuazioni.
IL NOSTRO SETUP
Oltre alla spiegazione su i materiali necessari, abbiamo desiderato condividere con voi la nostra realizzazione, allegandovi di seguito alcune foto della stazione di Roberto IV3CYF e del suo layout, con il quale abbiamo effettuato le sperimentazioni. Potrete configurare la vostra stazione a vostro piacimento, andando (se lo desideriate – con maggior lavoro) a gestire in remoto tutti gli apparati, oppure utilizzando differenti tipi di antenne. La creatività radioamatoriale, sta nel rendere unico il proprio setup! Nel nostro caso, abbiamo allestito la stazione nel seguente modo, inserendo i vari componenti che visualizzerete nelle seguenti immagini.
CONCLUSIONI
Siamo giunti alla fine dell’articolo e ci auguriamo che questa guida alla realizzazione di una stazione per Es’hail 2 QO-100 possa essere stata per voi un completamento e una fonte d’ispirazione.
Con la speranza che questo articolo e i contenuti che portiamo in questo sito vi siano piaciuti, vi auguriamo delle ottime sperimentazioni! Per qualsiasi dubbio o curiosità, potrete contattarci tramite il modulo “commenti” sottostante.
Un saluto
Il Team di IV3 RadioLab
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