Der Pluto SDR ist technisch in der Lage die beim Empfangen und beim Senden über den QO100 auftretenden Frequenzen von 1130MHz bzw. 2400MHz direkt zu verarbeiten bzw. zu erzeugen. Der Systemtakt des Pluto (40MHz) ist für Schmalband Betrieb jedoch nicht stabil genug, ebenso wenig wie der LNB der Empfangsantenne. I.d.R. müssen die TCXO’s durch bessere Typen oder OCXO‘s ersetzt bzw. externe Taktquellen verwendet werden.

Die Sendeleistung des Pluto beträgt bei 2400MHz kaum mehr als  +0dBm.  Für ein hinreichend kräftiges Signal am Transponder mit einem SNR > 20dB ist eine Verstärkung auf ca. +37dBm erforderlich.

Ich habe beim zweiten Aufbau meines QO-100 TRX einen Ansatz gewählt, der die genannten Aspekte berücksichtigt und meinen lokalen Arbeitsbedingungen entgegen kommt. Der erste Aufbau ist hier beschrieben.

Das gesamte System ist außerhalb des Shacks im Carport nahe der Antenne untergebracht. Deshalb habe ich eine Möglichkeit der Fernsteuerung und Überwachung über WLAN in das System integriert.

Empfangsseitig wird der Satelliten Downlink (10.489,5MHz) mit einen modifizierten LNB (24MHZ ext. Takt) auf 1129,5MHz herunter gemischt. Dieses Signal setzt der AMSAT-DL Down-Converter dann in den Frequenzbereich ab 144,5MHz um.
Sendeseitig erzeugt der Pluto SDR die Uplink-Frequenzen ab 2400MHz direkt. Sie werden mit einer Treiberstufe nach DB4UM  verstärkt und der 13cm PA von SG-Labs zugeführt. Die Ausgangsleistung beträgt ca. 37dBm.

Der Down-Converter ist GPS stabilisiert und erzeugt zusätzlich die Referenzfrequenzen für den Pluto SDR (40MHz) sowie den LNB (24MHz).

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Das Gesamtsystem ist kompakt in zwei Boxen untergebracht. Die Anlage ist dadurch leicht transportabel und bei Vorführungen, Fielddays usw. einsetzbar. Da die PA mit 27V betrieben wird, ist kein externer 12V Anschluss mehr vorgesehen.

Die Verbindungen beider Boxen sind auf ein Minimum reduziert.

Die Downlink Box enthält den Adalm-Pluto und den  AMSAT-DL Down Converter V3d  mit dem  GPS Modul V2. Im Vordergrund ist rechts der Spannungswandler 13,8V->5V für die Stromversorgung des Pluto zu sehen. Diese Baugruppe verfügt zusätzlich über einen Mikrocontroller, der zur Erfassung von Messwerten und zur Lüfter Steuerung dient.

Links vorne befindet sich die Driver-PA. Sie verstärkt das TX Signal auf ca. +27dBm. Der Pluto SDR kann so bei weniger als  +0dBm Output mit einem sehr sauberen Ausgangssignal betrieben werden.  Der Driver ist nach dem Entwurf von DB4UM aufgebaut.

Am Adalm Pluto habe ich folgende Modifikationen vorgenommen:

1.     Der Frequenzbereich wurde per Software Patch erweitert. Dadurch wird das 2m Band für den Empfang nutzbar.

2.     Der Original  TCXO wurde entfernt und durch eine externe Takteinspeisung ersetzt. Hier wird das 40MHz GPS stabilisierte Referenzsignal aus dem AMSAT Down-Converter zugeführt.

3.     An den GPIO Header des Pluto habe ich eine PTT Schaltung angeschlossen. Der Vorschlag dazu stammt von F5OEO. Die Realisierung ist jedoch eine andere, da mir ein Opto-Koppler vor dem mit 12V betriebenen PTT-Relais unverzichtbar erschien.
Achtung – der High-Pegel am GPIO beträgt nur 1,3V. Nicht alle Koppler sind hier geeignet. Ich verwende einen TLP 127 von Toshiba.

Um diese Option nutzen zu können, betreibe ich den Pluto SDR mit der DATV Firmware von F5OEO.

Der Uplink Block enthält neben dem 13cm Power Amplifier von SG-Labs  das 27V/50W Netzteil sowie den 27V/12V Spannungswandler zur Versorgung der DownLink Box. Wie auf den Bilder zu erkennen ist, habe ich die PA zur Wärmeableitung auf einem massiven 20mm ALU-Block montiert.

Vor dem Netzteil ist der System Controller zu erkennen. Diese Baugruppe habe ich entwickelt, um das gesamte System  fernsteuern und überwachen zu können.

Der Controller nimmt die Diagnosedaten des AMSAT Down-Converters über seine serielle Schnittstelle entgegen und reicht sie, zusammen mit weiteren Messwerten, an einen WEB Server weiter, der auf einem WLAN Modul ESP8266 implementiert ist. Der Web-Server analysiert die Daten und bereitet sie für die Präsentation auf.

Mittels eines Web-Browsers kann ich nun im Shack das System überwachen und ein- bzw. ausschalten. Alle Messwerte und Systemzustände werden in Echtzeit erfasst und dargestellt.

Die Software auf dem ESP8266 wurde von einem befreundeten OM entwickelt und implementiert.

Als Antenne für RX und TX findet ein  85cm Offset Spiegel Verwendung.

Den LNB (Megasat Diavolo Twin) habe ich nach der Beschreibung von DJ0ABR auf externe Taktzuführung umgebaut. D.h. eine F-Buchse des Twin LNB liefert das Empfangssignal des NB-Transponders. In die zweite F-Buchse wird der 24MHz Clock durch den AMAST-DL Down-Converter eingespeist. Gleichzeitig kann hier das Empfangssignal des WB-Transponders  abgenommen werden.

Vor dem LNB ist eine Helix Antenne mit 3,5 Windungen befestigt.
Als Reflektor dient eine einseitig kupferkaschierte  FR4 Platte, zugeschnitten auf eine Größe von 130x130mm. Details zu Aufbau sind auf den Fotos unten zu erkennen.

Die Helix ist aus 2,5qmm Kupferdraht hergestellt. Sie beeinträchtigt den Empfang nicht signifikant. Der Pegel der CW Bake des Satelliten liegt 35dB über dem Rauschen.

Die Acrylglas Platte hinter dem Reflektor hat einen U-förmigen Ausschnitt. Sie wird zwischen den Feed-Halter und das Rillenhorn des LNB gesteckt und mit dem Reflektor verschraubt. Durch den Anpressdruck des Helix Reflektors am LNB sitzt die Konstruktion fest. Es bedarf keinerlei mechanischer Eingriffe am Feed-Arm oder am LNB.

Update Dez.2020: Die Helix Antenne wurde auf 4,5 Windungen verlängert. Dies sorgt für eine günstigere Ausleuchtung des Spiegels und ein besseres SNR am Transponder bei geringerer Sendeleistung. Zusätzlich ist die Helix nun mit einem Wetterschutz aus 0,8mm Polycarbonat Folie versehen. Ein negativer Effekt auf die Empfangseigenschaften ist dadurch nicht festzustellen.

   Helix mit Reflektor und Anpassung

   Helix Befestigung

   Antenne am Carport montiert.

Die UP- und Downlink Boxen sind im Carport direkt unter der Antenne installiert. Die Verbindung zum Shack erfolgt nur über LAN/WLAN.

Bild rechts: Die neue Helix mit Wetterschutz.

   Der Abgleich hat geklappt

Das Signal am NB-Transponder im Vergleich zur CW Bake. Output Power +36dBm.

Last Update:  1.10.2020   DB8BH

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