Satellitenfunk – Beschreibung und Beispiel-Einrichtung

Wie funktioniert Satellitenfunk?

Im Amateurfunk werden spezielle Amateurfunksatelliten (z.B. OSCAR-Satelliten) genutzt. Der Funkamateur sendet mit seinem Transceiver ein Signal zum Satelliten (Uplink). Der Satellit empfängt, verstärkt und sendet das Signal auf einer anderen Frequenz zurück zur Erde (Downlink). Die Kommunikation ist meist über eine erdnahe Umlaufbahn (LEO) möglich, wodurch der Satellit nur für 10-15 Minuten pro Überflug erreichbar ist.

Wichtige Aspekte sind:

  • Antennennachführung: Die Antenne muss dem Satelliten folgen, da er sich schnell bewegt.
  • Dopplereffekt: Frequenzverschiebungen durch Bewegung des Satelliten erfordern ständige Frequenzkorrektur.
  • Frequenzbereiche und Modi: Uplink und Downlink finden auf unterschiedlichen Bändern statt, z.B. 2m (VHF) und 70cm (UHF).
  • Software und Tracking: Programme helfen bei der Berechnung von Azimut und Elevation sowie der Steuerung der Antennenposition.

Antennen für den Satellitenfunk

Die Wahl und Ausrichtung der Antenne ist entscheidend für erfolgreiche Satellitenverbindungen. Typische Antennentypen und wichtige Eigenschaften sind:

  • Yagi-Antennen: Richtantennen mit mehreren Elementen, die guten Gewinn und Richtwirkung bieten. Häufig verwendet für 2m (VHF) und 70cm (UHF) Bänder.
  • Helix-Antennen: Kreispolarisation, gut geeignet für Satelliten mit zirkularer Polarisation, um Signalverluste durch Polarisationsdrehung zu minimieren.
  • Monopol- oder Groundplane-Antennen: Einfachere Antennen, eher für Empfang oder lokale Kommunikation, weniger für Satelliten mit starkem Richtbedarf.
  • Antennennachführung (Azimut/Elevation): Da Satelliten schnell über den Himmel ziehen, ist eine motorisierte Nachführung empfehlenswert, um die Antenne präzise auszurichten.
  • Polarisation: Die meisten Amateurfunksatelliten verwenden zirkulare Polarisation (RHCP oder LHCP). Die Antenne sollte darauf abgestimmt sein, um Verluste zu minimieren.

Tipps zur Ausrichtung:

  • Antennen sollten möglichst frei und hoch montiert sein, um Sichtkontakt zum Satelliten zu gewährleisten.
  • Tracking-Software zeigt Azimut (Himmelsrichtung) und Elevation (Höhenwinkel) an, die für die Nachführung genutzt werden.
  • Manuelle Nachführung ist möglich, erfordert aber ständiges Nachjustieren während des Überflugs.

Beispiel-Einrichtung eines Satellitenfunkgeräts

Für den Satellitenfunk benötigt man folgende Ausrüstung und Schritte:

  • Transceiver: Ein Multiband-Transceiver, der VHF/UHF unterstützt (z.B. Yaesu FT-817ND).
  • Yagi-Antennen für 2m und 70cm mit Nachführmechanismus zur Verfolgung des Satelliten.
  • Tracking-Software: Programme wie „SatPC32“ oder Apps, die die Position des Satelliten berechnen und Azimut/Elevation anzeigen.
  • CAT-Steuerung: Verbindung zwischen Transceiver und Computer zur automatischen Frequenzkorrektur wegen Dopplereffekt.

Schritt-für-Schritt Einrichtung:

  1. Transceiver einschalten und auf den Uplink-Frequenzbereich des gewünschten Satelliten einstellen (z.B. 432 MHz für Uplink bei Mode U/V).
  2. Downlink-Frequenz einstellen (z.B. 145 MHz für Downlink).
  3. Tracking-Software starten und Satellitenpass auswählen.
  4. Antennensteuerung aktivieren, um Azimut und Elevation automatisch nachzuführen.
  5. CAT-Schnittstelle aktivieren, um Frequenzänderungen wegen Dopplereffekt automatisch anzupassen.
  6. PTT-Taste (Push-To-Talk) zum Senden drücken, während der Satellit im Sichtbereich (Footprint) ist.
  7. Während des Überflugs Frequenzen und Antennenpositionen laufend überwachen und anpassen.

Beispiel für einen Satellitenmodus:

  • Mode U/V: Uplink 70cm (432 MHz-Bereich), Downlink 2m (145 MHz-Bereich), z.B. AO-07.
  • Mode V/U: Uplink 2m, Downlink 70cm, z.B. FO-29.

Manuelle Frequenzkorrektur – Kanalvorschläge

Da sich die Frequenz durch den Dopplereffekt während eines Satellitenüberflugs ständig ändert, ist eine Frequenzkorrektur notwendig. Falls keine automatische Doppler-Korrektur per CAT-Schnittstelle möglich ist, empfiehlt sich die manuelle Nutzung mehrerer Kanäle mit abgestuften Frequenzen.

Empfehlung zur Anzahl der Kanäle:

Satellitentyp Anzahl Kanäle für manuelle Frequenzkorrektur Begründung
Schnelle Satelliten ca. 5 Kanäle Häufige und größere Doppler-Verschiebungen erfordern mehr Zwischenfrequenzen zum schnellen Umschalten.
Langsame Satelliten ca. 3–4 Kanäle Geringere und langsamere Frequenzänderungen, daher weniger Kanäle ausreichend.

Diese Kanäle sollten so gewählt werden, dass sie die typischen Doppler-Verschiebungen während eines Überflugs gut abdecken und ein flüssiges Umschalten ermöglichen.

Hinweis: Bei SSB- oder CW-Betrieb ist eine präzisere Frequenzkorrektur wichtig. Dort empfiehlt sich eine automatische Doppler-Korrektur per CAT und Tracking-Software.

Besonderheiten

  • Der Dopplereffekt führt zu Frequenzverschiebungen von bis zu ±10 kHz, die laufend korrigiert werden müssen.
  • Die Betriebszeit ist auf wenige Minuten pro Satellitenüberflug begrenzt.
  • FM-Satelliten erlauben nur ein QSO gleichzeitig, während Lineartransponder mehrere SSB/CW-QSOs ermöglichen.
  • Eine Vollduplex-Funktion (gleichzeitiges Senden und Empfangen) erleichtert das Zurückhören und die Frequenzanpassung.