Meine QO-100 Anlage.

In den 1970er Jahren war ich bereits über die AMSAT-Satelliten mehrere Jahre QRV. Das war eine irre Zeit, man musste rechtzeitig während des Überfluges an der Station sitzen. Die SE/Antennen wurden in Azimut und Elevation von Hand oder über 2 Rotore nachgeführt. Mit Hilfe von Schablonen und Tabellen waren die Bahndaten rechtzeitig zu ermittelt. Der Betrieb fand wie heute im Crossbandbetrieb, entweder auf 2m/70cm oder auf 2m/10m statt. Die Zeiten für ein QSO waren recht knapp bemessen. Je nach Elevation des Überfluges, standen nur wenige Minuten für den Funkbetrieb zur Verfügung. Damals träumten wir bereits von einem "Geostationären AFU-Satelliten". Aber es sollten noch mehrere Jahrzehnte vergehen bis es soweit war.

Für einen Neueinstig über den QO-100 hat es eine ganze Weile gedauert, bis ich mich zum Aufbau einer Anlage für den QO-100 entschlossen hatte. Einerseits war es ein Problem einen geeigneten Standort im Grundstück zu finden. Anderseits behinderten einige große Bäume den freien Blick zum Satelliten. Einen geeigneten Standort konnte ich nur mitten im Garten ermitteln. (was meiner xyl nicht sonderlich gefiel) Ausserdem wären mehr als 20 m Koaxkabel erforderlich gewesen und bei 2,4 GHz geht dabei sehr viel HF verloren. Auf das Hausdach wollte ich nichts bauen, zumal es später Probleme gibt, wenn etwas geändert, oder ein Bauteil erneuert werden muss. Im fortgeschrittenen Alter ist das Arbeiten auf dem Dach mit allerlei Mühen und Gefahren verbunden. Also blieb alles erst einmal liegen. So vergingen viele Monate bis ich mich dann im Herbst 2020 entschloss, das Thema nochmals aufzugreifen. Am Rand meines Grundstückes, in einer Hecke, fand ich einen Standort der geeignet war. Aber auch hier waren wieder mehr als 20 m Koaxkabel erforderlich. Bei einem Gespräch mit Franz-Josef DH1NAS kam der entscheidende Tipp. "Du kannst doch den Adalm Pluto über LAN steuern" lautete sein Tipp. Naja, im Haus war mir das schon klar, aber manchmal ist man blockiert. Auf die Idee, die Anlage im Aussenbereich über ein LAN-Kabel zu steuern, war ich einfach nicht gekommen. Die Idee reifte und ich stellte mir vor, die gesamte Elektronik in ein wetterfestes Gehäuse zu bauen und "Outdoor" über das LAN-Kabel zu steuern. Das hat ausserdem den großen Vorteil, dass durch die sehr kurzen Koaxkabel so gut wie keine Sendeleistung verloren geht. So musste ich nun erst einmal den Spaten ansetzen und am ausgesuchten Standort ein Loch graben. Bei meinem Metallhändler fand ich ein passendes Aluminium-Rohr mit 48mm Ø. Mit zwei Sack Fertigmörtel war der Mast eingegraben. Wie sich jedoch herausstellte, war ein dicker herabhängender Ast der nebenstehenden Eiche in der Richtung zum Satellit im Weg. Mit hilfe einer langen Baumsägen fiel er der freien Sicht zum Opfer. In der Zwischenzeit hatte ich mich mit der benötigten Hardware beschäftigt. Es gibt ja unzählige Lösungen um auf QO-100 QRV zu werden. Man kann fertige Transverter  z.Bsp. bei der Fa.Kuhne https://www.kuhne-electronic.de/de  kaufen oder die Komponenten aus Bulgarien von der Fa. SG-Lab https://www.sg-lab.com/amateur.html bestellen. Wobei die Lösung von Kuhne schon einige Euro kostet. Auch bei SG-Lab kommen schnell 250.00 € zusammen. Bei beiden Lösungen ist noch kein TRX dabei. Sicher spielen auch persönliche Überlegungen eine Rolle, sowie die örtlichen Gegebenheiten.
Nach einiger Überlegung und Gesprächen mit Sandor DM4DS habe ich mich für eine Lösung mit dem „Adalm Pluto“ als TRX entschieden. https://www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/adalm-pluto.html#eb-overview
Sandor
lieferte mir einen modifizierten Pluto mit einem besseren TCXO mit 0,2ppm. Eine  kleine Platine für die PTT Steuerung musste noch zusätzlich eingebaut werden. Als Netzteil benutze ich ein Dreifach-Netzteil RT125D  mit 5V/12V und 24 Volt von der Firma Meanwell.

Netzteil

Sende- und Empfangsantenne.
Als Spiegel dient ein ausgedienter 80 cm Offset Spiegel von der Fa.Kathrein. Für den Empfang benutze ich ein LNB vom Hersteller „Octagon“. Modell: „OTLG Green HQ“. Bei Ebay ca. 12.00 €. Dieses LNB- hat eine relativ hohe Frequenzstabilität und eine geringe Rauschzahl von nur 0,1dB.
Als Sendeantenne habe ich mir eine Helix nach OE2KMH gebaut. Siehe weiter unten.


         

                   Oktagon LNB                                                  Helix Antenne                                                            Anpassleitung

 

Der Aufbau der Helix erfordert, für eine korrekte Funktion auf 2,4 GHz, unbedingt eine Möglichkeit das SWR zu messen.
Gut eignet sich dafür der neue Nano-VNA V2 für 59.00 $ von der Fa.Tindie
https://www.tindie.com/products/hcxqsgroup/nanovna-v2/ 

Für eine Helix gibt es unzählige Bauanleitungen im Netz, leider musste ich feststellen, dass die Nachbausicherheit sehr zu wünschen übrig lässt. Offenbar wurden einige Exemplare auf experimenteller Basis "hingetrimmt" und diese Angaben dann veröffentlicht. Verwunderlich sind auch die unterschiedlichen Angaben der Abmessungen. Nach einigen Misserfolgen, bin ich auf die Seite von OE2KMH gestoßen. Der Nachbau der Helix mit diesen Angaben hat auf Anhieb funktioniert. Die Antenne war sofort auf 2400 MHz. Etwas kritisch ist die Anpassleitung. Geduld ist angesagt, aber mit biegen und Abstand verändern kommt man relativ schnell zum Ziel. Hier ist der Link zur Bauanleitung von OE2KMH: https://www.oe2khm.at/qo-100

 

SWR meiner Helix mit "nanoVNA V2" gemessen - so sollte das SWR einer exakt abgeglichene Helix aussehen.

 

"Murphy" hatte wieder zugeschlagen. Das sollte hier nicht unerwähnt bleiben.

China ist in jeder Hinsicht für Überraschungen gut. Nicht nur, das sie uns Covid 19 beschert haben,
nein auch im Elektronikbereich treiben sie einem die Zornesfalte auf die Stirn. Ich bestellte bei dem berühmten und staatlich subventionierten Versandhandel portofrei zwei Adapter von N-Buchse auf SMA-Stecker, sogar mit Semi-Rigid-Kabel. Nichts Böses ahnend habe ich die beiden Adapter für meine QO-100-Outdoor-Anlage in den Schaltkasten eingebaut. Beim Einrichten des Spiegels wunderte ich mich bereits über den schlechten Empfang.
Ich muss dazu erwähnen, dass der Standort durch hohe Bäume und Äste von vornherein recht problematisch war. Auch nach dem mühsamen absägen einiger hohen Äste  wurde es nicht besser. Da ich keinen anderen Standort zu Verfügung hatte, legte ich das Projekt einstweilen erst einmal auf Eis. Bei einem neuerlichen Test in der Werkstatt stellte ich fest, dass die Angegebene Leistung der PA von 20 W nur etwa 0,5 W betrug. Es folgte eine lange Sucherei nach der Ursache. Letztlich überprüfte ich die Adapter und bin dabei fast vom Stuhl gefallen. Beide Adapter hatten einen fetten Kurzschuss. Nach Auswechseln der Adapterkabel waren am TX die volle Leistung vorhanden und das Empfangssignal war hervorragend. Was lernen wir daraus?
  Waren "Made in China" vorher genauestens testen. Oder ein paar Euro mehr ausgeben und von einem seriösen Hersteller kaufen. Nachtrag: Im Januar 2021 bestellte ich mir einen "Tiny Spectrumanalyzer". Beim Anschluss an den PC stellte sich heraus, dass das mitgelieferte USB-Kabel defekt war. Offenbar können die Chinesen keine Kabel herstellen.

 

TRX Adalm Pluto

Als TRX hatte ich mich für den Adalm Pluto entschieden. Er vereint Sender und Empfänger in einer kleinen Box. Für eine bessere Frequenzstabilität ist es allerdings erforderlich, dass der eingebaute 40 MHz TCXO gegen eine stabilere Version mit 0,2 ppm ausgetauscht wird.
Ursprünglich wurde der Adalm Pluto als ein Lernmodul für Schüler und Studenten von der Fa. Analog Devices entwickelt.
https://wiki.analog.com/university/tools/pluto
Dank der genialen Software „SDR Console“ von Simon Brown G4ELI ist es möglich, einen hervorragenden TRX mit dem Pluto auf zu bauen.
Die Software ist kostenlos – Simon würde sich über eine Spende für seine aufwändige Arbeit sehr freuen.
Hier geht es zum Software-Download:
https://www.sdr-radio.com/download

Bevor sie den Pluto anschließen, muss zunächst ein passender Windows USB-Treiber installiert werden. Dann kann man bereits loslegen.
Download:
https://github.com/analogdevicesinc/plutosdr-m2k-drivers-win
Über die weiteren Einstellungen der Software "SDR Console" kann ich hier keine Informationen anbieten, das würde den Ramen sprengen.
So ganz "easy" ist die Konfiguration jedenfalls nicht. Ich habe mich mit der Software einige Wochen beschäftigt bis alles so gelaufen ist wie ich es mir vorgestellt hatte. Letztendlich funktioniert aber alles zufriedenstellend. Man muss nur Geduld haben.

                                            

                                  Oben: Probeaufbau im Garten.          Unten: am endgültigen Standort         Oben: Outdoor-Unit.

 

 

Zwischenzeitlich habe ich mir Gedanken über die Synchronisation der Sende-und Empfangsfrequenz gemacht. Das LNB für den RX kann man bekanntlich auch über die Bake des Satellten stabilisieren, was aber in letzter Zeit infolge von Störern nicht immer reibungslos funktionierte.
Als erste Baugruppe habe ich mir einen GPSDO für 25 MHZ nach dem Bauvorschlag von DL4ZAO und DL7UKM gebaut. https://www.knietzsch.de/radio-tv-world/amateur_radio/ham_index_s-GPSDO.htm
Nun war das LNB nach dem Umbau und der GPS-Sychronisation superstabil.

Als Nächstes wollte ich auch das Sendesignal stabilisieren. Leider gab es hier ein Problem mit meinem Pluto. Ein Umprogrammieren des Pluto des LO auf 25 MHz funktionierte bei meinem Modell leider nicht mehr (verm.Ausführung B). So blieb mir nur die Möglichkeit den Pluto mit einem externe 40 MHz Signal zu synchronisieren. Im Internet hat OE5RNL eine gute und einfache Lösung mit einem Arduino und einer PLL ADF 4351 von Analog Devices beschrieben. https://www.oevsv.at/export/oevsv/technik-folder/J2019/bin/QO100-LNB-und-Pluto-Synchronisation.pdf
Die Ino-Datei für den Arduino Pro-Mini kann man hier herunterladen:
https://www.oevsv.at/technikwiki/technik/ Mit der rechten Maustaste speichern!

Als Arduino benötigt man einen „Pro-Mini“  mit 8 MHz, 3.3V und ATmega328p.
https://www.ebay.de/itm/353520714057?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2648 Preis: ca.3,50 €
Das Hochladen der Ino-Datei in den Arduino erfolgte ohne Probleme.

Zur Frequenzaufbereitung wird das PLL Modul ADF4351 benötigt. Ich habe es bei Amazon für ca.29.00 € bestellt. (Zwischenzeitlich infolge der Corona- Inflation liegt der Preis zwischen 40,00 und 45,00 €  je nach Tageszeit. Die Lieferzeit beträgt etwa 10 -15 Tagen.
Hier der Link: https://www.amazon.de/WALFRONT-Signalquelle-Frequenz-Synthesizer-Entwicklungsboard/dp/B0772LMFPG/ref=sr_1_10?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&dchild=1&keywords=adf4351&qid=1623602829&sr=8-10

Bitte beachten: Es werden offenbar unterschiedliche ADF 4351Boards von diversen Herstellern (China Clone) angeboten. Bei dem Modul von Amazon fehlte der Pullup-Widerstand von 10 K am Anschluss „CE“ auf der Rückseite der Platine. Das hatte zur Folge, dass das Modul nicht arbeitete. So war erst mal guter Rat teuer. Nach langer Recherche im Internet, sowie der Hilfe von Michael DL7UKM fanden wir auf der Seite von OM Klaus Hirschelmann DJ7OO den entscheidenden Hinweis. Bei manchen Modulen fehlt offenbar dieser Widerstand. Diese leidvolle Erfahrung haben auch andere OM`s gemacht. Das Einlöten eines 10 K SMD-Widerstand auf die zwei Lötpunkte auf der Rückseite führte sofort zum Erfolg.

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Im rechten Foto ist meine Lösung zu sehen. Mit einer Buchsenleiste und einer kleine Lochrasterplatine sind die Verbindung vom Arduino zu dem ADF Board hergestellt. Danke an DL7UKM für die Unterstützung.

Nachtrag:

So gesehen ist diese Technik kein Anfängerprojekt, selbst als erfahrener Techniker musste ich mit allerlei Problemen kämpfen - seien es Soft- oder Hardwareprobleme gewesen. Es braucht einfach seine Zeit bis alles "Rund" läuft. Wer eine Outdooranlage aufbauen will, sollte unbedingt darauf achten, die ganze Technik servicefreundlich zu gestalten. So sind alle Kabelverbindungen steckbar und witterungsstabil auszuführen. Auf alle Fälle sollte man die Möglichkeit haben, die ganze Einheit, mit wenigen Handgriffen abzubauen und im Shack oder der Werkstatt, in Betrieb zu nehmen.

m rechten Foto ist me

DC5WW 24.12.2021