FAQ по радиолюбитеским спутникам

Материал из Радиовики
Перейти к навигации Перейти к поиску

Что ж, вы захотели поймать (правильнее, конечно, говорить принять, так и будем писать далее) какой-нибудь спутник из дома. Хорошие новости: это можно легко сделать, надо лишь изучить данный FAQ, немного закупиться компонентами, настроить ПО и оказаться в нужное время в нужном месте. Пойдём по порядку.

Данный гайд написан на 100% живыми людьми из крови и плоти, без применения искусственного интеллекта.

Что будем принимать-то?

Какие вообще есть спутники?

  • Метеоспутники. Передают, как можно догадаться, преимущественно фото Земли из космоса, как в видимом спектре, так и в инфракрасном. Например, Метеор-М 2-3/2-4, Электро-Л 3/4, Metop-B/C. Вообще их великое множество, но большинство передают только на X-band (что это? напишем ниже), а на X-band довольно высокий порог входа.
  • Малые космические аппараты (далее МКА). Передают обычно научные данные, но очень много МКА имеют на борту и радиолюбитескую нагрузку, так что могут передавать SSTV (а это что? напишем тоже ниже). Научные данные тоже часто передаются в открытом виде. Некоторые осуществляют ДЗЗ, как и метеоспутники. Например, Умка-1, АрктикСат-1, Монитор-3/4, Визард-Метео, их очень много, только на ноябрьском запуске 2024 года было запущено 51 МКА! К нашему счастью, почти все что-нибудь передают на 430-440 МГц, так что сложностей в приёме нет -- часто хватит обычной рации типа Baofeng.
  • Спутники связи. К ним относятся коммерческие спутники например сетей Iridium или Inmarsat. Они предоставляет услуги телефонной спутниковой связи по всему земному шару, хоть на северном или южном полюсе, хоть посреди океана. Ими часто пользуются на морских судах или с самолётов. Данные часто передаются в нешифрованном виде. Также к спутникам связи относятся телевизионные спутники, закрытые сети типа Гонец или Молния, и прочее нам недоступное.
  • Международная космическая станция (далее МКС). Тоже своего рода спутник, на котором находятся живые космонавты. Иногда передают SSTV, иногда при выходах экипажа в открытый космос можно услышать переговоры экипажа, иногда устраивают сеансы связи со школами и университетами. Работают аналоговый репитер и цифровой репитер, через который общаются радиолюбители с Земли.
  • и этот список неполный, но самые интересные категории мы перечислили.

Стоит также отметить, что по виду орбиты спутники бывают двух видов:

  • Вращающиеся. Те, которые вращаются вокруг земли. Чтобы принять такой спутник, надо знать точное время пролёта его над вашим местом приёма, а также наводить антенну по мере пролёта. Пролёт длится обычно 10-15 минут, с периодом в 90-100 минут.
  • Геостационарные. Те, которые висят в одной точке на небе. На самом деле они тоже вращаются, но скорость вращения совпадает со скоростью вращения Земли, так что относительно нас они всё же висят в одной точке на небе. При работе с такими спутниками достаточно один раз направить антенну в одном направлении, и пока спутник не сменит орбиту (они это иногда делают), антенна будет всегда направлена на спутник.

Какие сигналы можно принять?

  • Фотографии Земли. Принимаются с подавляющего числа метеоспутников и с некоторых МКА. Вращающиеся спутники передают полоску того, что видят под собой во время полёта, геостационарные передают полный диск Земли. Снимки бывают как в видимом диапазоне, так и в инфракрасном (ИК). ИК диапазон позволяет увидеть то, что не видно вооружённым глазом, и позволяют, например, оценивать вид, высоту и температуру облаков, температуру воздуха, воды и суши. Принимая спутник несколько витков подряд, можно оценивать динамику этих явлений. На основе этих данных можно составлять прогнозы погоды. Ну и, самое важное, часто эти снимки просто выглядят красиво :)

  • Снимок Земли с Электро-Л 3

  • Земля и космос с Арктиксат-1

  • Снимок с Metop-B

  • SSTV. Расшифровывается как slow scan television, т.е. телевидение с медленной развёрткой. Проще говоря, способ передачи картинок звуком. Мы слышим характерный пиликающий звук, а программа делает из этого звука картинку. Применяется не только на спутниках, можно встретить и при радиопередачах между земными радиолюбителями. Особенность в том, что для приёма достаточно рации типа Baofeng со штатной антенной и смартфона. Лучших результатов можно добиться, используя ПК и SDR. Но про это чуть позже.

  • SSTV с МКС (режим PD120)

  • SSTV с Nanozond (режим Robot36)

  • SSTV с ArcticSat-1 (режим Robot36)

  • Научные данные. У каждого спутника они свои, и сложно это всё как-то описать в одном пункте. Например, Умка-1 передаёт снимки со своего телескопа, Арктиксат-1 передаёт данные о космическом излучении.
  • Почта, сообщения, звонки. Такие данные можно принять с Inmarsat и Iridium. Соблюдение тайны переписки, конечно, под вопросом.
  • Переговоры радиолюбителей. Можно принять с МКС и некоторых других спутников. Радиолюбителей же слушать полностью законно, вся их деятельность открыта для всех по определению. Можно даже принять участие, имея позывной и передающие оборудование.
  • Телеметрия. Большинство спутников передают данные о своей работе в открытом виде. Среди таких данных, например, температура и напряжение аккумуляторов, напряжение и ток солнечных панелей, состояние полезной нагрузки и многое другое.

  • Телеметрия с QMR-KWT-2

Какое оборудование нужно?

Что ж, вы определились со спутником и готовы начинать приём. Пора обзавестись некоторыми железками.

Антенно-фидерное устройство (АФУ)

Проще говоря, АФУ = антенна + кабель + разъёмы + усилитель + фильтры. Не всё из этого обязательно, например, если взять просто рацию, из этого списка будет только антенна и разъёмы. Вместо кабеля лишь дорожка на плате, а усилитель и фильтр уже встроены в рацию.

Антенны

Для спутников используются обычно следующие антенны:

  • Вертикал, диполь и V-диполь. Вертикал это обычная вертикальная антенна, как на рации или на бытовом радиоприёмнике. Диполь похож на вертикал, только луча два, одинаковой длины, противоположно друг другу (один смотрит в космос, другой в Землю). V-диполь это диполь, лучи которого повёрнуты друг относительно друга на 120 градусов, и вся конструкция смотрит на юг (а точнее, перпендикулярно пролёту спутника). Является слабо направленной антенной, принимает всё вокруг себя в горизонтальной плоскости (диаграмма направленности в виде бублика). Не принимает вертикально вверх или вертикально вниз.
  • Антенна крест-накрест. Два диполя, расположенные под 90 градусов друг относительно друга. Обычно собирают из металлической полосы от измерительной рулетки. Является направленной антенной.
  • Антенна Уда-Яги. Чаще называют просто Антенна Яги. Довольно сложная конструкция, где диполь посажен на бум (палку), перед ним на том же буме ещё несколько диполей-директоров (никуда не подключенных), а сзади диполь-рефлектор (также никуда не подключенный). Требует довольно точного соблюдения размеров элементов и расстояний между элементами, но даёт самый лучший результат. Антенна направленная, её надо направлять как можно точнее на спутник. Так же как и с диполем, во время приёма антенну следует немного вращать для получения лучших результатов.
  • Квадрифиляр. Всенаправленная антенна для спутников с круговой поляризацией сигнала. Применяется для спутников с частотой меньше 1 ГГц. Довольно сложна в сборке, требует точности. Годится только для мощных спутников (например, для Метеоров), малые спутники принять будет сложно.
  • Патч антенна. Применяется для приёма более высокочастотных спутников, с частотой выше гигагерца. Всенаправленная, но результат получается не всегда хороший.
  • Спиральная антенна. Обычно применяется для спутников с частотой выше 1 ГГц, но изредка собирают на менее высокочастотные спутники. Довольно легко собирается самостоятельно, но требует точности при сборке.
  • Тарелка. Правильнее говоря, параболический рефлектор. Тоже применяется для спутников с частотой выше 1 ГГц. Состоит из собственно тарелки, её крепления и облучателя. Тарелка бывает прямофокусная (когда облучатель ставится прямо по центру тарелки), бывают офсетные (когда облучатель ставится ниже центра). Кабель от приёмника идёт именно в облучатель, он собственно и принимает сигнал. В роли облучателя может выступать патч антенна, спиральная антенна, и множество других видов облучателей. Даёт самый лучший результат.

Все эти антенны можно поставить на поворотное устройство, чтобы оно само с высокой точностью поворачивало антенну на спутник по мере его пролёта. Для геостационаров можно закрепить антенну без поворотки, она там всё равно ни к чему (если вы, конечно, не хотите принимать несколько геостационаров с одной антенны).

Кабель

Для подключения антенны пригодится кабель, если конечно это не антенна от рации, которую можно накрутить прямо на приёмник. Коаксиальные кабели бывают двух видов: 50 Ом и 75 Ом. 75 омный кабель используется в основном в телевизионной аппаратуре, нам не годится. Все наши приёмники 50 омные. Кабели бывают разных марок. Чем дороже кабель, тем он как правило толще и тем в нём меньше потерь. Некоторые примеры:

  • RG-188. Самый тонкий кабель и самый дешёвый. Годится для патч-кордов длиной до 1-2 метров. В слишком длинном кабеле сигнал будет затухать.
  • RG-8. Кабель потолще, подороже, получше.
  • 5D-FB. Толстый кабель, годится для длинных линий по 50 метров.

При подборе кабеля очень важно рассчитывать потери, если у вас потери 0.6 дб на 100 метров, а кабеля 50 метров, потери будут 30 дб, что является очень плохим результатом. Это лечится, см. следующую главу.

Малошумящий усилитель (МШУ, он же LNA)

Усилители, как ни странно, усиливают сигнал (и всё остальное, что попало на вход). Бывают двух видов: малошумящие и усилители мощности. Вторые нам не подходят, т.к. используются только при передаче. А мы только принимаем.

Усиливать сигнал нужно в следующих случаях:

  • Чтобы поднять уровень сигнала выше чувствительности приёмника. Важно понимать, что усилитель усиливает также и помехи. Поэтому в зашумлённой городской обстановке усилитель скорее всего приведёт к перегрузу приёмника. Да и для этой цели годится МШУ, который уже встроен в любой SDR. Крутя Gain, вы крутите именно усиление МШУ внутри SDR. Иногда внешний МШУ имеет меньше собственных шумов, чем встроенный в SDR, Поэтому встроенный МШУ ставят на минимум, а пользуются внешним. Но это вопрос дискуссионный.
  • Чтобы компенсировать потери сигнала в кабеле. Если у вас длинная линия от антенны до приёмника или просто плохой кабель, то МШУ будет очень кстати.

Слишком большое усиление также вредно - можно перегрузить вход приёмника, и в таком случае будет невозможно принять что-либо вообще.

В любом случае, даже малошумящие усилители вносят свои помехи. У хороших усилителей собственные помехи меньше 1 дБ. У плохих может быть и больше. Усилителями следует пользоваться с осторожностью.

Устанавливается МШУ ВСЕГДА как можно ближе к антенне. Какой смысл усиливать сигнал, который уже прошёл 100 метров кабеля и весь затух?

На МШУ также надо подавать питание, иначе он работать не будет. Делать это можно либо напрямую на сам МШУ через USB или ещё какой разъём, либо по тому же кабелю, по которому идёт сигнал. Эта технология называется Bias-T, удобная штука, но её поддерживают не все МШУ и не все SDR. НЕЛЬЗЯ подавать питание на МШУ, который это не поддерживает -- можно что-нибудь спалить. Если питание осуществляется не по Bias-T, то лучше питать напрямую от любого аккумулятора или батареек, т.к. импульсные преобразователи внутри блоков питания и повербанков вносят свои помехи.

  • Китайский МШУ в корпусе

  • МШУ без корпуса. Не рекомендуется к покупке

Источник — https://rawiki.ru/index.php?title=FAQ_по_радиолюбитеским_спутникам&oldid=165