Der Pluto SDR ist technisch in der Lage, die beim Empfang und beim Senden über den QO100 auftretenden Frequenzen von 1130MHz bzw. 2400MHz direkt zu verarbeiten bzw. zu erzeugen. Der Referenztakt des Pluto (unmodifiziert 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.

Beim dritten Aufbau meines QO-100 TRX habe ich einen Ansatz gewählt, der die Anzahl der erforderlichen Systemkomponenten reduziert.
Der vorherige Aufbau ist hier beschrieben.

Empfangsseitig wird der Satelliten Downlink (10.489,5MHz) mit einen modifizierten LNB (24MHZ ext. Takt) auf 1129,5MHz herunter gemischt. Dieses Signal wird von der DownLink Unit direkt an den Pluto-SDR weitergeleitet.

Die DownLink Unit erzeugt darüber hinaus die Referenzfrequenzen für den LNB sowie den Pluto-SDR (beide 24MHz).
Auch die 5V für den Pluto-SDR sowie die PTT geschalteten 5V für die Treiberstufe werden von dieser Unit bereitgestellt.

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.

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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 24V betrieben wird, ist kein externer 12V Anschluss mehr vorgesehen.

Die Verbindungen beider Boxen sind auf ein Minimum reduziert.

Pluto SDR / Downlink

Der Downlink Block enthält den Adalm-Pluto und die DownLink Unit.

Links vorne in der Box 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 Original TCXO wurde entfernt und durch eine externe Takteinspeisung ersetzt. Hier wird das 24MHz Referenzsignal aus der DownLink Unit zugeführt.

2.     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.

Hauptaufgabe der DownLink Unit ist die Bereitstellung der Versorgungsspannungen für den Pluto-SDR (5V), die Driver-PA (5V, PTT geschaltet) sowie den LNB (12V, BIAS-T Funktion).

Darüber hinaus erzeugt die DownLink Unit den 24MHz Takt für den LNB sowie den Referenztakt für Pluto-SDR. Um den Aufwand der Takterzeugung aus einem OCXO so gering wie möglich zu halten, wird auch der Pluto-SDR mit 24MHz versorgt. Der Pluto-SDR wurde entsprechend konfiguriert.

Schaltung und Stückliste der DownLink Unit sind hier zu sehen.

Als OCXO wird ein DOCSC022F-024M der Firma CONNOR WINFIELD verwendet. Dieser Typ ist gut verfügbar (DIGIKEY) und vergleichsweise günstig. Die Spezifikation ist für den Verwendungszweck völlig ausreichend  (20ppb, -40 bis +85°C).

                        Schaltung und Layout entworfen mit Diptrace V4.

Der Uplink Block enthält neben dem 13cm Power Amplifier von SG-Labs  das 24V/50W Netzteil sowie den 24V/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.

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 das von der DownLink Unit erzeugte
24MHz Clock Signal eingespeist.

Vor dem LNB ist eine Helix Antenne mit 4,5 Windungen befestigt.
Als Reflektor dient eine 1,5mm Aluminium Platte, zugeschnitten auf eine Größe von 120x120mm.

Die Helix ist aus 4qmm Kupferdraht gewickelt. Gegenüber früheren Aufbauten aus 2,5qmm Draht ist diese Konstruktion wesentlich stabiler. Allerdings ist auch die Dämpfung des Empfangssignals etwas höher. Bei den Pegeln im Satelliten-Downlink ist das aber kein Problem.

Zur Dimensionierung der Helix habe ich folgendes Tool benutzt:

http://jcoppens.com/ant/helix/calc.en.php

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.

Der Wetterschutz der Helix besteht 1mm PET Folie.

   Helix Befestigung

   Antenne am Carport montiert.

Das Signal am NB-Transponder ist trotz der erhöhten Dämpfung ausreichend stark.

Der Screenshot zeigt auch das durch die Art der Frequenzaufbereitung sehr saubere Empfangsspektrum.

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

Last Update:  8.02.2024   DB8BH

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