Satélites.
O espaço fascina o homem desde a antiguidade, e o radioamador não foge a regra. Ainda mais com o advento do primeiro satélite artificial lançado em 4 de Outubro de 1957, o Sputinik, o qual emitia apenas um bip-bip fora dado pontapé inicial na era da comunicações espaciais.
Em 1959 foi fundada a Orbit Satelite Carrying Amateur Radio (OSCAR) pelos radioamadores de Sunnyvale, na California. A entidade não só deu o nome a toda a família de satélites amadores, mas também foi o embrião da Radio Amateur Satellite Corporation (AMSAT)
A era dos satélites amadores foi iniciada com o lançamento do OSCAR-1 em 12 de dezembro de 1961. Os dois primeiros satélites só tinham uma emissão-piloto a bordo, de 0,1W de potência, com um canal de telemetria. O OSCAR-3, teve o primeiro transponder de livre acesso do mundo em órbita. O OSCAR-4 possibilitou o primeiro contato via satélite entre radioamadores norte americanos e russos. O OSCAR-5 (Australis), foi construído parcialmente com sucata por radioamadores, professores e estudantes da Universidade de Melbourne, levou ao espaço pela primeira vez, um telecomando amador. Até agora (2004) foram lançados 51 satélites da série OSCAR.
Além dos OSCARs, antiga União Soviética e radioamadores russos construíram e lançaram 20 satélites amadores, chamados Radiosputnik, ou RS. Três satélites amadores da antiga União Soviética foram chamados de Iskra que em russo quer dizer "faísca".
Radio amadores Britânicos, construíram satélites na Universidade de Surrey, e estes são conhecidos como UoSAT. Os satélites japoneses foram chamados Fuji.
Desde então foram lançados mais de 70 satélites por radioamadores, o que constitui um fato notável para pouco mais de 4 décadas
O status dos satélites pode ser visto na nesta página da AMSAT:
Antenas para trabalhar os satélites do modo B e modo JA podem ser construídas por você mesmo:
http://members.aol.com/k5oe/
http://www.py2bbs.qsl.br/sat_yagi_portatil.php
http://www.py2bbs.qsl.br/satelite_cross_yagi.php
http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/owa.htm#7
http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/yagips.htm
http://www.qsl.net/py4zbz/antenas/slv4zbz.htm
Os modos:
Modo | Descrição |
A | Uplink em 144MHz SSB/CW e downlink em 10 metros SSB/CW. Suporta também CW e voz. |
B | Uplink em 440MHz SSB/CW e downlink em 144MHz SSB/CW. Suporta também CW e voz. Alguns satélites também aceitam RTTY e SSTV neste modo. |
K | Uplink em 15 metros SSB/CW e downlink em 10 metros SSB/CW. Suporta CW e voz. Este modo pode ser trabalhado com um rádio de HF simples. |
JA | Modo J Analógico. Uplink em 144MHz SSB/CW e downlink em 440MHz SSB/C. Suporta CW, voz. |
JD | Modo J Digital. Uplink em 144MHz FM e downlink em 440MHz SSB/CW. (Radio Packet) |
S | Uplink em 440MHz SSB/CW e downlink em 2.4 GHz SSB/CW. Suporta CW e voz. Muitos radioamadores usam um conversor de 2.4 GHz para 144MHz com um rádio all-mode em vez de comprar um receptor all-mode para 2.4GHz. |
T | Uplink em 15 metros SSB/CW e downlink em 144MHz SSB/CW. Suporta CW e voz. |
Alguns satélites têm modos duais que operam simultaneamente. Por exemplo, AO-13 pode operar em modo BS de forma que podem ser trabalhado simultaneamente em B e modo S. Outros modos duais comuns são KT e KA.
As bandas também podem ser designadas por letras, conforme ilustrado abaixo:
Sigla | Banda |
V | 2m (144 - 148MHz) |
U | 70cm (430 - 440MHz) |
L | 23cm (1,24 - 1,30GHz) |
S | 13cm (2,3 - 2,45GHz) |
C | 7,5cm (3,3 - 3,6GHz) |
X | 3cm (10 - 10,5GHz) |
K | 1,5cm |
Q | 5mm |
Satélites de radiamador "LEO", de fácil utilização.
Os satélites de baixa órbita (LEO = Low Earth Orbit) , por serem muitos fáceis de trabalhar, não exigindo antenas de alto ganho e nem rotores de azimute e elevação acabam sendo a primeira opção ao iniciante (atualmente não temos nenhum satélite com orbita Molniya em funcionamento, o ultimo ativo foi o AO-40). Durante o texto irei incluir algumas abreviações utilizadas pelo operadores de satélites para que você já vá se familiarizado com as mesmas. Irei incluir entre parênteses a significado delas.
Este pequeno texto não pretende ser uma referência para operação via satélite, pretende apenas dar a iniciação necessária ou fazer despertar a curiosidade sobre este tema tão "obscuro".
Para se trabalhar um satélite além de conhecer suas freqüências, possuir as antenas adequadas, é necessário saber o horário em que ele ira passar. Para isto são usado softwares de rastreio como o Orbitron, Nova for Windows, Instant Track, etc. Eu tenho usado o Orbitron, por achar a interface mais amigável. Inclusive o Orbitron é gratuito e o autor pede como registro e apoio que apenas envie um cartão postal e/ou um QSL. Vale a pena enviar, se você usa o Orbitron e ainda não enviou um cartão, faça-o!
Efeito Doppler:
Quando se ouvem os sinais de um um satélite em movimento (não geoestacionário), cuja distancia varia em relação a nossa estação, podemos perceber que a freqüência de downlink (ou beacom) esta constantemente diminuindo, devido a variação da distancia. O satélite vai se aproximando com alta velocidade relativa, quando ainda esta longe, esta velocidade diminui até o ponto onde passa tangencialmente a nossa posição (neste instante o efeito Doppler é zero), e depois vai se afastando de nossa estação com velocidade sempre crescente até desaparecer no horizonte. Devido a essas velocidades relativas, começamos a captar o satélite acima de sua freqüência nominal. Por isso há a necessidade de se ajustar a freqüência de recepção durante a passagem do satélite.
Um exemplo prático para entender o efeito Doppler, basta lembrar que se você estiver parado na rua, e uma ambulância vindo em sua direção, até ela se aproximar de você, a freqüência da sirene parece aumentar, e ao passar pro você, a freqüência da sirene vai parecer diminuir. Ouça um exemplo aqui.
O efeito doppler é mais critico conforme a freqüência for mais alta. O Doppler é mais perceptível em UHF do que em VHF por exemplo. O efeito Doppler em 144MHz é da ordem de +/-3KHz, ou seja: Se o downlink for em 145.850, no AOS (Acquisition Of Satelite), ou seja, no inicio da passagem a freqüência será de 145.853, no zênite ou TCA (Time of Closest Approach) será de 145.850 (Doppler zero) e no final da passagem ou LOS (Lost Of Satelite) será de 145.847.
Em 430MHz (UHF) o Doppler é cerca de 3 vezes maior ou seja, cerca de 10kHz, exemplo para um downlink em 436.800: Inicio da passagem: 436.810, Zênite: 436.800 e final da passagem 436.790.
Quando o transmissor é que esta em movimento (no caso o satélite transmitindo, ou downlink) o efeito Doppler é subtrativo, ou seja a freqüência tende a de vir do valor mais alto (no inicio da passagem) para o valor mais baixo (no final da passagem).
Já quando o transmissor esta fixo (sua estação, você transmitindo, ou uplink) o doppler é aditivo, ou seja a freqüência tende a de vir do valor mais baixo (no inicio da passagem) para o valor mais alto (no final da passagem), ou seja o inverso do downlink. Fique atento.
Você pode ver essa variação de freqüência clicando sobre a figura abaixo. Neste GIF animado temos uma simulação do Orbitron, de uma orbita do AO-51, observe nos campos marcados em vermelho e azul. A simulação demora um pouco a carregar pois tem 1Mb de tamanho.
Imagem grande, cerca de 1Mb.
Em resumo, o sinal que você recebe do satélite, deverá ser corrigido da freqüência mais alta (no AOS) para a mais baixa (no LOS)e o sinal que você envia para o satélite, devera ser corrigido da freqüência mais alta (no AOS) para a mais baixa (no LOS).
Configurando corretamente o Orbitron.
As descrições das configurações, tomarei como base a instalação em português. Execute-o, note que na janela principal, na parte debaixo tem varias abas, ou orelhas no texto todo irei me referir a "orelhas", ok?
O primeiro passo é colocar no mapa a sua localização, pois em isto não há como ter as previsões para o seu QTH. Clique na orelha "Localização" e coloque o nome da sua cidade. coloque uma abreviação, pode ser o do nome da cidade ou o seu indicativo. Se souber o Localizador (Grid), coloque, que o programa calculara, a latitude e longitude automaticamente, se não souber, pegue a latitude e longitude aqui coloque em "search string" o nome da cidade. A altitude não é um item necessário. Mas no site citado ai atrás, ele lhe dará a altitude média do município. Tudo pronto clique em "Adic.à lista". Procure a cidade pelo nome na lista ao lado direito, selecione e depois clique em "Escolher".
Clique na orelha "Principal", clique no ícone que tema chave de boca e o martelo (configurações), clique na orelha "Sincronização do relógio", na opção servidor ntp, escolha um que inicie com BR, eu uso o "BR ntp.cais.rnp.br", clique no ícone do globo com o raio amarelo. Para isto você deve estar conectado a internet.
Se você tem conexão permanente com a internet (banda larga) marque a caixa "Sincronizar o relógio do PC quando iniciar o Orbibron", dessa forma toda vez que você iniciar o Orbitron, o relógio será sincronizado automaticamente.
Agora clique na orelha "Atualizador do TLE" selecione "www.celestrak.com - All". Novamente clique no ícone do globo com o raio amarelo. Aguarde ele baixar todos os pacotes. Terminado de baixar os pacotes, na mesma janela, ajuste o "TLE expira (dias):" para 7 dias. Dessa forma, a cada 7 dias o programa o avisará para fazer as atualizações novamente. Tudo pronto, clique em OK.
Na janela principal do Orbitron, clique em carregar TLE, e abra o amateur.txt. Observe, você pode carregar mais de um arquivo de TLE ao mesmo tempo, para isto basta manter a tecla SHIFT pressionada enquanto seleciona os pacotes.
Na lista que ira aparecer logo acima, selecione os satélites que você quer rastrear.
Para você ter as previsões futuras, faça o seguinte: Clique em "Conf. previsões".
Nesta janela, DESMARQUE:
Iluminação requerida
Elev. do Sol<
Só fica marcado:
Período de busca: Automática
Localizar passagens para: Ativos
Altere Elev. do Satélite para: 0
No campo Dias, eu deixo 1 ou 2 dias, se quiser mais, é só mudar.
Agora clique na orelha "Previsões", selecione o satélite que você quer as previsões (ele tem que ficar com o circulo em volta do ícone, na tela principal) e clique no botão "Prever".
Se quiser rastrear mais de um satélite, em vez de Ativos, mude para Rastr. na orelha "Conf. previsões".
Cada bloco de 3 linhas indica:
- AOS (Acquisition Of Satelite) - horário do inicio da passagem
- TCA (Time of Closest Approach) - horário em que o satélite atinge a elevação máxima.
- LOS (Lost Of Satelite) - horário do final da passagem.
O item Azimute (Azm) e Elevação (Elv) indicam o posicionamento do satélite, e o Alcance, o diâmetro da área de cobertura proporcionado pelo satélite.
É possível verificar a posição do satélite para o horário previsto, apenas dando um duplo-click com mouse sobre a linha da janela de previsões. Lembre-se de voltar o programa para o modo real, clicando em cima o botão em vermelho SIM logo acima do relógio.
Também é possível fazer o track manual apenas clicando sobre a linha amarela no mapa, ou ainda utilizando-se dos ajustes da orelha "Principal". Os botões <- e -> avançam ou recuam a posição do satélite em um passo, relativamente ao tempo ajustado, no caso 5 minutos. E os botões <<<>>> fazem uma simulação em avanço ou recuo rápido, automaticamente, com o passo no tempo ajustado.
Você pode ter a posição instantânea do satélite bem como as freqüências de uplink e downlink já corridas (com o efeito doppler), através da orelha"Rotor/Radio".É muito importante acompanhar a variação da freqüência mais alta, pois o doppler em UHF é de cerca de 20 a 30kHz em uma passagem.
O Orbitron oferece muitas outra possibilidade, você pode ir descobrindo aos poucos, mexendo no programa, ele não é difícil de ser entendido. O básico para a sua utilização para o rastreio dos satélites esta descrito neste tutorial.
Ah! Você provavelmente vai se perguntar porque o mapa que uso de fundo nesta imagens é diferente, você pode alterá-lo, através da orelha "Principal" ícone "configurações", escolha a orelha "Mapa Mundi" e troque em "Pré configurações", pelo mapa "Coloured".
O primeiro satélite que trabalhei, foi o saudoso UO-14. Minhas primeiras aventuras com satélites foram bastante improvisadas. Usava o seguinte esquema:
Downlink: HT Kenwood TH-78A com uma quadra-cúbica de 11 elementos, tudo isso na mão e na rua.
Uplink: Gambiarra total, Kenwood TM741A, em função repetidora, ligado em uma antena de 3 x 5/8. A entrada da função era em 220Mhz, e transmitia com um Icom IC-03A ou com o VX-1R (que consegue transmitir até 222MHz com uma gambiarra mas em potencia extremamente baixa, só serve de "microfone sem fio").
Nesta foto, eu estava transmitindo com o VX-1R para o TM741 e recebendo com o TH78, que esta encaixando na parte traseira da gôndola da antena.
Era uma forma bastante improvisada, mas me proporcionaram os primeiros contatos no UO-14. Usei esta configuração por um bom tempo.
Uma configuração bastante simples e pratica (e alternativa a gambiarra acima), é trabalhar com HT e uma pequena antena direcional dual-band, apontada a mão mesmo. Uma boa sugestão de antena é a que descrevo neste artigo. É de fácil construção e fica bastante leve, se usados os materiais adequados, e por trabalhar com um único cabo pode ser usa com um HT dual-band para operação portátil.
Mas um arranjo mais confortável, para operação fixa pode ser conseguido também a um custo bastante modesto, utilizando antenas de polarização circular, em um rotor de apenas azimute e com elevação fixa em torno de 35º. Com esta elevação é possível aproveitar cerca de 95% das passagens dos satélites, pois devido ao tipo de orbita quase sempre acontecem duas orbitas favoráveis com elevações médias entre 15 e 40 graus. Atualmente opero nesta condição, utilizando esteconjunto de antenas, com elevação fixa.
Desde 2003 já operei nos seguintes satélites: UO-14, SO-51, AO-51, FO29, AO-7, VO-52, AO-16 e ISS (estação espacial interancional). Praticamente todos os contatos estão anotados no meu log de contatos via satélite (só faço log desta modalidade) e o cartões de QSL recebidos podem ser vistos aqui.
Dicas para uma operação "saudável":
Antes de tentar transmitir, tenha certeza que esta recebendo o sinal do satélite, nunca tente transmitir sem ter boa recepção, a não ser que queira ganhar o titulo de "jacaré" (boca grande, ouvido pequeno) e a antipatia de alguns radioamadores. Receber bem o satélite é 95% da brincadeira, transmitir são os outros 5% restantes.
Satélite não é igual a uma repetidora terrestre, que simplesmente se coloca a freqüência no rádio e sai chamando. Exige técnica e muita paciência, repetindo o acima, não transmita antes de ter recepção perfeita.
Os melhores resultados são obtidos com antenas direcionais. Para os satélites de baixa órbita (AO-51, SO-50, ISS) uma pequena direcional de 5 elementos para UHF será o suficiente para o downlink. Veja esta simples antena dual-band feita com cano de PVC e varetas de fio de cobre. Clique aqui.
Muitos radioamadores não possuem QSJ para um sofisticado sistema de rotores de elevação e azimute, então operam com HT e antena a mão ou mesmo com um rádio normal, mas com a antena na mão. Devido ao seu pequeno tamanho, fica fácil fazer o direcionamento.Trabalhei muito tempo desta forma (HT + antena na mão).
Nos satélites LEO que trabalham no modo B ou J, via de regra não se corrige o efeito doppler na banda de VHF, devido que em FM, o desvio de +/-3kHz é facilmente tolerado pelo receptor do satélite ou pelo receptor de seu rádio.
Audio:
Abaixo tem algumas gravações de alguns satélites para quem quiser matar a curiosidade de como é o contato via satélite:
Outra atividade bastante interessante é a recepção dos satélites meteorológicos NOAA no modo APT. O equipamento necessário a recepção é bastante simples e acessível.
Tentei a cerca de um ano atrás a recepção com um TM741 da Kenwood, mas o resultado foi sofrível por dois motivos. A antena utilizada era de baixo ganho e seu lóbulo não é adequando a recepção de satélites e tampou era de polarização circular ou linear, e a banda passante do radio projetado para contatos de voz, que não tem largura de banda suficiente no RX, o que prejudica bastante o sinal.
A largura de banda do TM741 é por volta dos 20 ou 25kHz, sendo insuficiente para os 50kHz necessários. Passado cerca de um ano, e como advento do lançamento do novo NOAA-19, resolvi construir um pequeno receptor mais adequado para a recepção de imagens. O projeto escolhido foi baseado no MC3362, devido a facilidade e que também eu já dispunha do CI.
O projeto deste receptor esta nesta página aqui. Sua performance é bastante razoável, a imagem abaixo foi recebida com ele e uma antena de 2 x 5/8 de onda, que por sinal não é uma antena adequada para isto. A idéia é utilizar uma QFH (Quadrifilar Helicoidal) com um pré-amplificador de antena integrado.
NOAA-15 - 14/02/2009 - 20:22utc
Para decodificar as imagens é utilizado um computador PC com placa de som e um software adequando. Há varias opções. Eu optei por usar o WXtoImg. A imagem acima foi recebida com o receptor com o MC3362 e decodificada com o WXtoIMG.
Uma pena que o NOAA-19 será o ultimo satélite com o modo APT. Os próximos virão com o modo LRPT, segundo o site NOAASIS, logo o jeito é aproveitar enquanto dá.
Me preparando para recepção na Banda S.
Com a morte prematura do AO-40, a AMSAT esta construindo o Eagle. Não sei quando será lançado mas eu já estou me preparando para recepção na banda S.
A receita é velha conhecida, um downconverter de antena MMDS modificado para que a FI caia na banda de VHF. A algum tempo atras ganhei este downconverter da TranSystem AIDC-3031 do Alessandro. Parte da modificação já esta feita, que é remover a pequena antena dipolo e acrescentar um conector N no seu local, e trocar o cristal original por um de 8.8125MHz para que a freqüência de 2.4GHz corresponda a 144MHz.
Downconverter TranSystem AIDC-3031
A antena a grande maioria utiliza uma parabólica offset de 60cm de sky, directv, tecsat ou coisa similar (banda KU), como esta da foto abaixo (não é a de cima heim?). Porem conversando com alguns outros operadores de satélite, em especial o PY4ZBZ - Roland, ele me confirmou algo que me interessou bastante, uma parabólica de banda C de 1,50 metros tem um rendimento muitíssimo melhor do que uma antena de banda KU.
Antes uma nota, as antenas de banda KU em sua grande maioria são de chapa fechada, e as de banda C são teladas. Isso me confundiu um pouco se ela seria adequada a essa freqüência. Sim, funciona muito bem.
Antena de banda KU (a debaixo, eheheh)
Referencias:
Fonte:
http://www.py2bbs.qsl.br/sat.php
3 comentários:
Muito completo o post! Parabénss
ola gostaria de entrar em contato para pedir ajuda na construcao de um rotor de elevacao tks pu2lrk arroba ittelefonica com br
Excelente abordagem e espírito radioamadorístico em compartilhar seu conhecimento com tds! Gostaria de saber apenas como configurar o WXtoImg amigo e qual a antena para recepção de satélite mais simples que poderia confeccionar? Grande abraço e que Deus o abençôe com muita saúde, sucesso e muitos Dx!
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