Phase 3-D  AMSAT-DL Journal


Frank Sperber, DL6DBN

Die Phase 3-D Transponderkombinationen aus Benutzersicht

Nachdem inzwischen die Frequenzbereiche und mögliche Transponderkombinationen des Phase 3-D Satelliten veröffentlicht wurden (z.B. AMSAT-DL Journal 4/94 S. 10, 1/94 S.15), ist es an der Zeit, die Bedeutung für die Nutzerinnen und Nutzer am Boden näher zu betrachten. Dabei geht es in diesem Beitrag nicht um Feldstärke- und Leistungsabschätzungen, sondern um die Möglichkeiten, die die vielen verknüpfbaren Bänder bieten.

Alles durcheinander

Zunächst erscheinen die vielen Uplink- und Downlinkbereiche mit ihren Variationsmöglichkeiten verwirrend. Wenn man aber bedenkt, daß alle Komponenten auf einer gemeinsame Zwischenfrequenz arbeiten, so entwirrt sich alles zu den Frequenzumsetzungen des Bildes 1 (Frequenzen Stand März1995). Die Bereiche der höheren Frequenzen sind alle deckungsgleich, während die 2 m- und 15 m-Segmente nur einen Ausschnitt der insgesamt 250 kHz breiten Analog- ZF umsetzen können.

Uplink  Downlink 
5668.800  2400.600 
2446.700 
1269.500 
1268.575 
435.800  435.475  2400.225  10451.025 
5668.750  2400.550 
2446.650 
1269.450 
1268.525 
435.750  145.990  145.805  435.525  2400.275  10451.075 
5668.695  2400.495 
2446.595 
1269.395 
1268.470 
435.695  145.935  21.250  145.860  435.580  2400.330  10451.130 
5668.655  2400.455 
2446.555 
1269.355 
1268.430 
435.655  145.895  21.210  145.900  435.620  2400.370  10451.170 
5668.660  2400.400 
2446.500 
1269.300 
1268.375 
435.600  145.840  145.955  435.675  2400.425  10451.225 
5668.550  2400.350 
2446.450 
1269.250 
1268.325 
435.550  435.725  2400.475  10451.275 

 

Bild 1: Die Zuordnungstabelle der Transponderbereiche bei Phase 3-D (Passbandgrenzen analog).

Für den Fall, daß zwei Empfänger an sind, z.B. 70 cm und 6 cm, würde sowohl ein Uplinksignal auf 435,680 MHz als auch eines auf 5668,680 MHz auf die gleiche ZF-Frequenz umgesetzt (10,695 MHz). Dieses Signal wird dann in einem der Sender, z.B. 2 m, auf 145,875 MHz hochgemischt und wieder ausgesendet. Wenn der 2 m-Sender in Betrieb ist, so bedeutet das aber auch, daß ein Signal bei 435,775 MHz nicht mehr umgesetzt wird.

Rein theoretisch wäre es denkbar, daß auf jedem möglichen Band ein Empfänger und, je nach Energiebilanz, zwei Sender zeitgleich in Betrieb sind. In einer großen Gesprächsrunde mit sechs Teilnehmern könnte jeder auf einem anderen Band zum Satelliten senden und noch unter zwei Downlinkbändern auswählen. Möglich wird dies durch die erstmals bei P 3-D eingesetzte ZF-Matrix in Verbindung mit den zahlreichen Sendern und Empfängern.

Spekulationen über zukünftige Modes

Mutmaßungen über die zukünftig bei P 3-D betriebenen Modes hat es schon viele gegeben, die u.a. auf Tagungen zum Austausch kamen. Die Diskussionen sind immer auch ein bischen von den eigenen Wünschen gefärbt. Auch die nachfolgenden Betrachtungen sind vielleicht nicht ganz frei davon, obwohl ich mich bemüht habe, objektive Faktoren zu berücksichtigen.

Zunächst muß man eine grobe Unterteilung in hochindustrialisierte und nicht bis weniger industrialisierte Regionen treffen. Es ist schade, daß die Erde so geteilt ist. Vielleicht trägt Phase 3-D ein wenig dazu bei, mit der Zeit die Kluft kleiner zu machen. Diese Unterscheidung ist wichtig, will man niemanden vom Betrieb ausschließen. In vielen weniger technisierten Ländern sind z.Zt. dem Amateurfunk noch gar keine Frequenzen oberhalb 440 MHz zugewiesen. Das bedeutet, daß eigentlich immer einer der Empfänger unterhalb 440 MHz in Betrieb sein sollte. Zudem ist es leichter, einen Empfangskonverter für eine höhere Frequenz zu bauen oder fertig zu erstehen, als einen Sendeumsetzer mit Linearendstufe. Letzteres ist auch eine Kostenfrage und ein logistisches Problem, ausgefallene Mikrowellenbauteile beispielsweise in den Urwald zu bekommen.

Ein weiterer wichtiger Beurteilungspunkt ist die Qualität der einzelnen Bänder für den sensiblen Empfang der schwachen Satellitensignale. In den technisierten Regionen werden niedrige Frequenzbereiche durch hochgetaktete Computer, Grafikkarten, Telekommunikationsnetze und weitere Elektroanwendungen gestört. Da helfen letztendlich auch keine EMV-Gesetze, deren Einhaltung schwer zu kontrollieren ist, zumal wenn die zu empfangenden Signale kaum stärker als die zulässigen Störgrenzwerte sind. In Ballungsgebieten kommen Probleme durch Großsignale aus der Nachbarschaft der Funkamateure hinzu. Das können z.B. kommerzielle Relaisfunkstellen und TV-Umsetzer sein oder auch Funkamateure mit ihren Sendern. In einem Radius von 250 m befinden sich in unserem Wohngebiet außer mir sieben weitere Funkamateure. Wenn nur einer davon auf 2 m mit hoher Leistung Betrieb macht, fällt für mich Mode-B (70 cm nach 2 m) weitgehenst aus. Ein schmalbandiger Topfkreis wäre sicher eine Lösung. Der Betrieb mit Nachstimmen bei Frequenzwechsel würde dadurch jedoch sehr erschwert. Auf den höheren Frequenzen im GHz- Bereich ist die Anwenderdichte "z.Zt." noch nicht so hoch und QRM gering.

Als Fazit kann man vielleicht postulieren: Uplink niedrig, Downlink hoch! Die Sender und Empfänger von Phase 3-D scheinen dies zu belegen. Der niedrigste Empfänger liegt bei 21 MHz, während der höchste Sender bei 24 GHz arbeitet.

Wenn man zu guter letzt den derzeitigen "Stand der Technik" im Amateurfunkdienst und die Besonderheiten der Satellitenkomponenten für die Bewertung berücksichtigt, ergibt sich vielleicht folgendes Bild interessanter Modes.

Im Laufe der Jahre wird sich, durch die kostengünstigere Verfügbarkeit neuer GHz-Technologien und den zunehmenden Störnebel auf niedrigen Bändern, bei den Satellitensendern vermutlich automatisch eine Verschiebung zu den Mikrowellen ergeben.

Es mag manch einen verwundern, daß der VHF-Sender (2 m) in der Liste der interessanten Modes nicht auftaucht. Für mich waren drei Gründe dafür ausschlaggebend:

  1. Das auf der Nordhalbkugel heute schon sehr stark belegte und gestörte 2 m- Band.
  2. Daß der VHF-Sender nicht mit dem hohen Wirkungsgrad der auf den anderen Bändern eingesetzten HELAPS-Technologie arbeitet.
  3. Daß "Umsteiger" von der kurzen Welle oft einen 2 m-Multimode- Transceiver besitzen und höhere Bänder einfach durch einen Konverter auf den Kurzwellentransceiver umsetzen können.
Überflüssig ist der VHF-Sender aber bei weitem nicht. Über den "unverseuchten" Gebieten der Südhalbkugel ist er im Perigäum bei hohen Feldstärken gut geeignet und bietet zusammen mit dem 21 MHz- Empfänger einen "low-tech"-Einstieg in den Satellitenfunk. Außerdem ist er als Redundanz bei Ausfall eines der anderen Satellitensender eine sinnvolle Ergänzung.

Komponenten für die Bodenstation

Angesichts hoher Kabelverluste auf hohen Frequenzen findet man keine Endgeräte für diese Frequenzbereiche. Mit de Einsteckmodulen oder Einbandgeräten für das L-Band bei 1,25 GHz hört die Versorgung bei den Transceivern auf. Alle höheren Bänder werden mit Konvertern oder Transvertern abgedeckt, die auf eines der niedrigeren Gerätebänder umsetzen. Dies bringt den Vorteil, den Umsetzer in Antennennähe zu plazieren und die niedrige Zwischenfrequenz (z.B. 144 oder 430 MHz) verlustärmer über das Kabel zu führen.

Unter Umständen etwas schwierig ist es, diese Lösung für den Sendeweg zu gehen. Eine ausladende, schwere Leistungsendstufe, für 6 cm womöglich noch in Röhrentechnik, läßt sich nicht ohne weiteres im Speisepunkt des Parabolspiegels unterbringen. Eine Mischlösung mit kurzem, hochwertigem Kabel zwischen Antenne und Transverter/PA am Fuß des Antennenmasts (unter Dach) und ein dünneres, langes Kabel zum Transceiver in der Funkbude ist hier der Weg.

Bei den vielen Transponderkombinationen stellt sich angesichts von meist zwei möglichen ZF- Bändern, nämlich 2 m und 70 cm, die Frage: Welches GHz-Band setzt man am zweckmäßigsten auf welche ZF um?

Die meisten von uns besitzen heute ein Gerät für 2 m, eines für 70 cm oder ein Kombigerät. Das wird sich auch für den ersten Lebensabschnitt von Phase 3-D kaum ändern. Besitzer eines Kombigerätes (FT-736, TS-790, IC-970) werden es vermutlich noch mit einem 23 cm-Modul für das L-Band ausstatten. Von da an geht alles mit Trans- oder Konvertern. Bei reinen Zweibandlösungen muß auch noch ein Transverter für 23 cm her.

Für das S-Band (13 cm) sind sicher schon viele Konverter auf 144 MHz in Betrieb. Um nicht alles neu kaufen oder umbauen zu müssen, empfiehlt sich diese ZF. Wenn man einen Transverter sein Eigen nennen kann, so ist auch der Bereich des ersten S-Band Uplinks mit abgedeckt. Für den zweiten Bereich (2446 MHz) genügt u.U. die Umschaltung des Mischoszillators. Das C- Uplinkband läßt sich recht günstig vom 23 cm-Bereich aus umsetzen. Die hohe ZF hat eine sehr gute Spiegelfrequenzunterdrückung zur Folge. Ein Aspekt, den man bei eigenen Aussendungen mit höherer Leistung immer im Auge behalten sollte. Bleibt noch das X-Band, das meines Erachtens am besten in das 70 cm-Band umgesetzt wird. Bei momentan gängigen Bauvorschlägen und Fertiggeräten wird zwar in das 2 m-Band umgesetzt, was aber in unserer Anwendung mit einigen Nachteilen verbunden ist. Eine ZF von 430 MHz erhöht auch im Epfangsfall die Spiegelfrequenzunterdrückung, außerdem wird so die schöne Mikrowellenkombination SX möglich. Bild 2 zeigt eine Übersicht der mit den vorgestellten Umsetzern abgedeckten Modes.

Up | V  U  S  X - Down
----------------
 V | -  x  .  x
   |
 U | x  -  x  .
   |
 L | x  x  x  x
   |
 S | .  x  -  x
   |
 C | x  x  x  x
- kein Transponderangebot
. Transpondermöglichkeit, nicht abgedeckt
x Transpondermöglichkeit, abgedeckt
Bild 2: Die möglichen Kombinationen mit einem Zweibandgerät und der vorgestellten Transverterkombination

Bei einem Zweibandgerät oder einer portablen Kombination aus 2 m und 70 cm kommt noch ein Transverter mit PA für das L-Band zwischen 1268 und 1270 MHz hinzu. Diese Baugruppen gibt es mit einer ZF auf 144 MHz. Wenn an den anderen Umsetzern nichts verändert wird ergeben sich die Bandkombinationen aus Bild 3. Einziger Wermutstropfen an dieser Kombination ist der Wegfall des "Traummodes" LS. Unter der Annahme, daß für Länder ohne Mikrowellenzuteilung vermutlich der UHF-Uplink zeitgleich in Betrieb ist, bleibt als Alternative der Mode-US. Wählt man für eines der beiden Bänder L bzw. S eine andere Zwischenfrequenz, so ergeben sich andere Einschränkungen. Die vorgestellte Lösung hat den Vorteil, daß die meisten Komponenten sowohl stationär am Dreibandgerät als auch portabel mit einer Zweibandlösung einsetzbar sind.

Up | V  U  S  X - Down
----------------
 V | -  x  .  x
   |
 U | x  -  x  .
   |
 L | .  x  .  x
   |
 S | .  x  -  x
   |
 C | .  x  .  x
- kein Transponderangebot
. Transpondermöglichkeit, nicht abgedeckt
x Transpondermöglichkeit, abgedeckt
Bild 3: Die möglichen Kombinationen mit einem Zweibandgerät und der vorgestellten Transverterkombination

Auf eine angenehme Besonderheit der vorgestellten Transverter- und Konverterkombination möchte ich noch hinweisen. Für die Umsetzer des L-, S- und C-Bandes kommt man gegebenenfalls mit nur einer Frequenzaufbereitung aus, in der zwischen drei Grundfrequenzen umgeschaltet werden kann.

1124 MHz + 144 MHz = 1268 MHz
2 x 1128 MHz + 144 MHz = 2400 MHz
4 x 1100 MHz + 1268 MHz = 5668 MHz

Will man mit einem Zweibandgerät zunächst von 2 m nach 23 cm umsetzen und dann den vom Dreibandgerät benutzten Umsetzer nach 6 cm einsetzen, reicht auch eine Aufbereitung.

1104,8 MHz + 144 MHz = 1248,8 MHz
4 x 1104,8 MHz + 1248,8 MHz = 5668 MHz

Interessant ist auch die Thematik geeigneter Mikrowellenantennen. Prädestiniert ist hier ein Parabolspiegel, der, wie Dr. Meinzer, DJ4ZC im AMSAT-DL Journal 1/94 S. 11 ausführt, für viele Bänder einen Idealdurchmesser von 60 cm hat. Der Entwurf eines Mehrbanderregers mit zirkularer Polarisation für die Bänder 13 cm, 6 cm, 3 cm und womöglich auch 23 und 1,5 cm ist sicher eine Herausvorderung. Was die auf den einzelnen Bänder notwendigen Strahlungsleistungen und Empfängerrauschwerte betrifft, möchte ich auf besagten Artikel von Dr. Meinzer verweisen.

Abschlußbewertung

Phase 3-D wird im Amateurfunkdienst über Satelliten nie dagewesene Möglichkeiten bieten, unterschiedliche Bänder zu aktivieren. Dadurch wird eine Anpassung an den jeweiligen Stand der Amateurfunkgerätetechnik über viele Jahre erlaubt. Wenn mancher Satellitenfreund den Mode-B als Lieblingsmode in Zukunft vielleicht vermissen wird, die Aussicht auf ungestörten Empfang und kleine Antennenanlagen auf den Mikrowellen machen zumindest mir die Entscheidung zum Fortschritt sehr leicht. Und wer sagt denn, daß Transponderfahrpläne wie bei OSCAR-13 bei Phase 3-D nicht auch die Praxis sein werden. Dann ist der 2 m-Sender beispielsweise im Perigäum an, der 13 cm-Sender im Apogäum, mit einer kurzen Experimentierpause für den X-Band Sender und die 24 GHz-Bake, und in den Zeiten dazwischen kommt der 70 cm-Sender zum Einsatz. Die Zuschaltung einzelner Empfänger wird vermutlich durch das Störaufgebot im jeweiligen Uplinkbereich und die Ausleuchtung durch die zugehörige Antenne auf dem Satelliten bestimmt. Der Kombinationsvielfalt sind kaum Grenzen gesetzt.

Und daß die Mikrowellenbänder genutzt werden müssen, steht sicher außer Frage. Wie heißt es so schön: "use it or lose it!" Was wäre besser geeignet als ein Satellit, der 1/3 bis die Hälfte der Erde ausleuchten kann? Ach ja! Und wenn irgend ein Teil des Satelliten wider Erwarten ausfällt, ist am Ende vielleicht doch alles ganz anders mit den Transpondermodes von Phase 3-D, HI. 


© AMSAT-DL/DL6DBN, Stand 01/1996
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