Kompliziert?
Nö. NICHT kompliziert.
Der Empfang des Schmalband-Transponders des QO100 ist überhaupt nicht kompliziert und mit einfachen Mitteln für wenig Geld machbar. Mit der üblichen bereits vorhandenen Ausstattung, oder Teilen aus dem Schuppen vom freundlichen Nachbarn, lässt es sich kostgengünstig realisieren.
Mindestanforderung:
- Gebrauchte Sat-Schüssel mit mind. 60cm Durchmesser aus eurem Schuppen, oder für nen 6-Pack dem Schuppen eines eurer Kumpels entliehen.
- Sonnenschirmständer oder ähnliches zum temporären Aufstellen der Sat-Schüssel
- Einen marktüblichen (duo) Sat-LNB.
- Einen USB-RTL-Stick als Empfänger (bitte einen wählen, der einen "richtigen" Steckverbinder für den Anschluss eines Koaxkabels hat.
- Rest-Stücke 75 Ohm Koaxkabel in geeigneter Länge
- Ein BIAS-T zur Einkopplung von 12 V in das Kabel zum LNB
- passende Stecker bzw. Adapter zum Anschluss der 75-Ohm Kabel an den LNB, den Bias-T und den RTL-Stick
Ein 12V-Netzteil und einen Windows-Laptop bzw. PC werdet ihr bereits haben.
Grundlegende Betrachtung
Grundlegend erfolgt der Empfang der Signale von QO100 über eine Parabolantenne, wahlweise offset oder symmetrisch. Offset-Parabolantennen sind zum Empfang von TV-Satelliten standard. Für TV-Satelliten wird im Brennpunkt der "Schüssel" ein LNB montiert.
Blockschaltbild eines typichen LNBs:
Der LNB setz das Signal der Satelliten in eine erste ZF um, es gilt das gleichen Konzept wie bei klassischen Empfängern mit einer Zwischenfrequenz. Im LNB sind die RX-Vorstufe, der erste Mischer und ein Oszillator enthalten. Im Mischer-Oszillator der LNBs ist typischerweise ein Vervielfachter der Oszillatorfrequenz mit einem Multiplikator von 390 (low-Band) bzw. 424 (high-Band) verbaut der die Oszillatorfrequenz von 25 MHz auf 9750 MHz bzw. 10600 MHz bringt.
Die LNBs für TV-Empfang sind generell für den Empfang im Bereich von 10,7 bis 11,7 GHz (low-band) und von 11,7 bis 12,75 GHz (high-band) ausgelegt. Die Zwischenfrequenz am Ausgang des LNB beträgt 950 MHz bis 1950 MHz (low-band) bzw. 1100 bis 2150 MHz (high-band). Im Mischer-Oszillator der LNBs ist typischerweise ein Vervielfachter der Oszillatorfrequenz mit einem Multiplikator von 390 (low-Band) bzw. 424 (high-Band) verbaut der die Quarzfrequenz von 25 MHz auf 9,75 GHz bzw. 10,60 MHz bringt.
Die Mathematik dahinter ist einfach, da sich in einem Mischer grundsätzlich die Summen- und Differenzfrequenzen bilden. In einem LNB wird die Differenz relevant:
FZF= FRX - FLO = FRX - 390 * FQ
Für die Mittelbake von QO100 ergibt sich diese Situation:
Fzf= FRX - 390 * FQ = 10489.750 MHz - 390 * 25MHz = 739,75 MHz
--> Mit einem unmodifiziertem LNB ist die Mittelbake von QO100 auf 739,75 MHz auf dem angeschlossenen Koaxkabel zu finden.
Diese Frequenz liegt gut im Empfangsbereich von preiswerten RTL-Sticks.
Für den Empfang des Schmalband-Transponders von QO100 benötigen wir also mit eine Sat-Schüssel, einen marktüblichen LNB, ggf. ein Stück 75 Ohm Koaxialkabel, einen RTL-Stick und einen Windows-PC mit der richtigen Software. Der LNB benötigt für unsere Zwecke eine Versogungsspannung von 12V über das Koaxkabel. Eine Weiche zur DC-Einspeisung ins Kabel (BIAS-T) wird also zusätzlich benötigt.
Wollen wir die Mittelbake mit einem 2m-Gerät empfangen (z.B. auf 144,75 MHz) ergibt sich nach Umstellen der Formel folgende Situation:
FQ = (Fzf - Frx) / 390 = (144,75 MHz - 10489.750 MHz) / 390 = 26,525641 MHz
--> Der LNB benötigte einen Quarz mit 26,525641 MHz
Wollen wir die Mittelbake mit einem 70cm-Gerät empfangen (z.B. auf 435,75) ergibt sich diese Situation :
FQ = (Fzf - Frx) / 390 = (435,75 MHz - 10489.750 MHz) / 390 = 25,779487 MHz
--> Der LNB benötigte einen Quarz mit 25,779487 MHz
Die gleiche Rechnung lässt sich sinngemäß auch für einen Empfänger für das 23-cm Band durchführen:
FQ = (Fzf - Frx) / 390 = (1240,75 MHz - 10489.750 MHz) / 390 = 23,715385 MHz
--> Der LNB benötigte einen Quarz mit 23,715385 MHz
Durch die passende Wahl des Quarzes im LNB lassen sich also normale VHF, UHF und SHF Amateurfunkgeräte zum Empfang des QO100 Schmalband-Transponders einsetzen.
Auswahl eines LNBs
Im Internet gibt es reichlich Bezugsquellen für preiswerte LNBs zum TV-Empfang.
Etwas schwieriger ist es, einen LNB zu finden, der tatsächlich einen Quarz eingebaut hat. Oft findet sich anstelle eines Quarzes ein keramischer Schwinger in den LNBs. Für die breitbandigen TV-Signale spielt die verschlechterte Frequenzkonstanz der keramischen Schwinger keine Rolle. Die AFC des Sat-Receivers gleicht das automatisch aus.
Zum Empfang des Schmalband-Transpondern vom QO100 ist ein LNB mit Quarz vorteilhaft, da die Frequenzkonstanz doch deutlich besser ist.
Leider sind die Hersteller bzw. die Versandhäuser in ihrer Produktgestaltung "großzügig". Selbst bei gleicher Artikelbezeichnung und gleicher Artikelnummer kann sich der innere Aufbau des LNBs von Charge zu Charge unterscheiden. Mal ist ein Quarz drin, mal ein keramischer Schwinger.
Kauft man sich einen LNB zur Probe, um zu schauen, ob der einen Quarz drin hat, und bestellt dann den gleichen Typen nach, kann die folgende Lieferung des gleichen Artikels ein gänzlich anderen inneren Aufbau haben.
LNB mit optionalem externen LO (GPSDO)
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der LNB eine externe Einspeisung des Referenzfrequenz gestattet. Oder man seinen eigenen LNB entsprechend umbaut. Umbauanleitungen und Bezugsquellen für fertig umgebaute LNBs finden sich reichlich im Netz. Ich verzichte hier auf eine Angabe von Quellen, Suchmaschinen geben reichlich Treffer aus.
Fast ausschließlich werden LNBs mit zwei Kabelanschlüssen für den Empfang von QO100 eingesetzt. Der zweite Anschluss wird (ist) modifiziert, um eine Referenzfrequenz nach Wahl einzuspeisen. Bessere Umbauten erlauben zusätzlich zur Einspeisung der Referenzfrequenz mit dem zweiten Kabel den Empfang des Breitband-Transponders von QO100.
Wer keine Angst vor SMD-Bauteilen hat und sich das Löten zutraut, kann seinen LNB durchaus selbst umbauen. Das Erfolgserlebnis ist dann umso größer. Dazu muss man sich die notwendigen Bauteile zum Umbauen beschaffen, also entweder den benötigten Quarz, oder die Bauteile für einen Tiefpass um die Referenzfrequenz innerhalb des LNBs auszukoppeln.
Soll die Referenzfrequenz extern zugeführt werden, ist eine entsprechende Quelle des für die Referenzfrequenz nötig. Hier empfiehlt sich ein GPSDO von einem einschlägigem Hersteller, am besten einer, bei dem sich die Ausgabefrequenz in einem großen Bereich variabel einstellen lässt. Bei der Suche danach hilft wieder die Suchmaschine des persönlichen Vertrauens. Inzwischen gibt es verschiedene Anbieter.
Splitter für 25MHz
Bisher hatte ich den ""Precision GPS Reference Clock" von Leo Bodnar im Einsatz. Dieser GPSDO lässt sich über USB oder 12V versorgen, und hat zwei synchronisierte Ausgänge. Die beiden Ausgänge lassen sich entweder bei der gleichen Frequenz mit einem einstellbaren Phasenversatz, oder auf (nahezu) beliebig verschiedene Frequenzen programmieren. Beide Ausgänge hatte ich auf 25MHz als Referenz für die QO100-Station eingestellt. Wenn ich im Shack eine 10MHz-Refernz brauchte, für den Frequenzzähler, das Funkgerät oder irgendwas anderes, müsste ich die Programmierung des GPSDO ändern. Es war schließlich an der Zeit, das zu ändern.
Ich habe mich als "zweit-GPSDO" für die QO100-Station für den GPSDO "LBE-1420" von Leo Bodnar entschieden. Er ist noch bezahlbar, schön klein, weist ein ordentliches Seitenbandrauschen auf und bietet auch sonst was ich mir so für den Zweck vorstelle. Als einzigen Ausgang bietet er ein 3,3V Rechtecksignal an 50 Ohm an. Die Ausgangsfrequenz ist per Windows-Software in einem Bereich von 1 Hz bis 1,1 GHz einstellbar.
Bei meiner Station benötige ich zwei 25MHz-Signale vom GPSDO, eines für den LNB und eines für den Adaml Pluto. Also hab ich einen 3dB-Signalteiler auf Widerstandsbasis von einem ungekannten Chinesischem Hersteller über ein großes Online-Versandhaus bezogen, eingebaut und angeschlossen. Auf den ersten Blick klappte es auf Anhieb. Frequenz stimmt, RX und TX geht. Bei genauerer Betrachtung fielen mir jedoch Seitenbänder an der unteren Bake auf. Diese Seitenbänder gab es bisher nicht.
Versuche mit verschiedenen Dämpfungsgliedern und einem 25MHz-Tiefpass um das Rechtecksignal vom GPSDO in einen halbwegs vernünftigen Sinus zu verwandeln, halfen nicht so recht weiter. Erst der Einbau eines Splitters mit einem guten Übersprechschutz zwischen den beiden Ausgängen löste das "Problem". Alle Filter und Dämpfungsglieder sind wieder raus, und die Seitenbänder sind verschwunden. Den Splitter von MiniCircuits "ZESC-2-11+" für 10 - 2000MHz hatte ich vor längerem durch Zufall bei Ebay gefunden und zu einem guten Preis mehrere Stück bekommen können. Der Splitter ist aktuell noch verfügbar, aber jetzt deutlich (!) teurer. 
