Všeobecně

Jednalo se o malý prázdninový projekt. Odměnou byla zábava, legrace, radost a mnoho hezkých spojení. Netrpěl jsem nouzí v získávání dovedností a ani nouzí hodně věcí vyzkoušet.

První verze malé balkónové stanice pro LEO satelity

Níže popsaná stanička je určená pro provoz SSB, případně FM, přes satelity na nízké oběžné dráze (LEO) a v pásmech V/U.
Pracuje v plně duplexním provozu. Vysílač je laděn synchronně s přijímaným signálem.

Přijímač: Panoramatický příjem s použitím SDR Console a SDR přijímač typu Airspy R2 (preferovaný, vhodný a výborný typ SDR přijímače) nebo MSI Panadaptér (vyzkoušený a plně funkční levný typ). Jako alternativní přijímač jsem vyzkoušel (12.07.2026) také program SDR++ a HW Pluto nano s použitelným výsledkem. Panoramatický příjem pásma transpondéru je zobrazovaný ve spektru a vodopádu na téměř celé a veliké obrazovce monitoru, včetně ladění přijímače myší. Toto je moje základní podmínka, ze které nemohu slevit.

Vysílač: Standardní transceiver s CI-V rozhraním. V mém setupu se jednalo o TRX staršího (2006) a levnějšího provedení, typ Icom IC-706MK2G. V setupu je používán jen jako synchronizovaný vysílač LSB pro pásmo VHF (146 MHz). Alternativně jsem schopen použít jakýkoliv SSB TRX pro VHF, který je vybaven spolehlivě fungujícím CI-V nebo CAT rozhraním (Icom, Yaesu). Z pohledu mého setupu krabička, na které se nic neobsluhuje, na kterou se při provozu nesahá, nedívá. Opět moje základní podmínka.

Anténa

Dvojice antén yagi byla instalovaná na krátkém laminátovém výložníku na malém TV rotátoru do stísněného prostoru na balkóně. Mezi parabolickou anténou a sousedovic zídkou mám k dispozici jen asi 150 cm. Obě antény jsou instalované s vertikální polarizací, protože je používám též pro provoz na místních pozemních převaděčích. Elevační úhel byl v době fotografování nastaven pevně na cca 25°. V azimutu jsou antény směrovány malým TV rotátorem.

Anténa pro pásmo 70 cm: V době fotografování byla instalována upravená anténa (úprava reflektoru) od výrobce Dipol, typ ATK-10 400-470 MHz.
Alternativní (druhá) anténa, kterou také používám byla popsána zde. Základní podmínkou bylo, aby se antény vešly do vymezeného prostoru.

Anténa pro pásmo 2 m: Popis je uveden zde.

Poznámka: Do vymezeného prostoru by se vešly vynikající antény Diamond, typy A430S10R2 a A144S5R2. Momentálně nebyly v Elix skladem.

Anténní předzesilovač (LNA), varianta 1: Použitý typ byl vyroben v Číně, je osazen obvodem SPF5189, je deklarován jako nízkošumový, na 435 MHz je jeho šumové číslo NF= cca 1dB a zisk je asi 20 dB. Zesilovač se zdrojem je umístěn v boxu poblíž paty stožáru antény. Na vstupu i na výstupu antény jsou osazeny SAW filtry pro pásmo 433 MHz. U filtrů jsem pomocí nanoVNA změřil průchozí útlum. Měřil jsem opakovaně a nechal průměrovat výsledky. Rozdíl hodnot průchozích útlumů byl maličký (desetiny dB). I tak jsem na vstup LNA vybral filtr s nižší hodnotou průchozího útlumu. Použitý typ SAW filtru je například tento - viz datasheet. Filtr na vstupu sice zhoršuje citlivost (šumové číslo) UHF přijímače, ale na předzesilovači nedocházelo k jakémukoliv pozorovatelnému pronikání signálu TX z pásma VHF, a to ani při maximálním výkonu transceiveru, ani při jakémkoliv druhu provozu. SDR přijímač nebyl nijak ovlivňován vysílačem, duplexní provoz byl bez jakékoliv degradace signálu. Zisk LNA je víc, než dostatečný k překonání vloženého útlumu tenkého koaxiálního kabelu RG-174 k SDR. Bohužel, první SAW filtr vydržel na vstupu LNA asi týden a poté se mu zhoršil průchozí útlum. Druhý filtr vydržel tři dny. S filtrem na výstupu LNA se nic nestalo. Další vstupní SAW filtr už jsem nezkoušel a pustil jsem se do konstrukce standardní vstupní propusti s LC obvody. A objednal jsem z Aliexpressu levný 2m/70 cm diplexer. Funguje.

Anténní předzesilovač (LNA) varianta 2: Použil jsem dříve vyvinutý a vyrobený LNA, který je osazen SiGe tranzistorem. Jeho šumové číslo je asi 0.5 dB a zisk byl nastaven na 16 dB. Zesilovač byl umístěn ve stejném boxu. Vlastnosti přijímací soustavy jsou přibližně stejné, jako u varianty 1. Ani u tohoto LNA není SDR přijímač nijak ovlivňován vysílačem, duplexní provoz rovněž jede bez jakékoliv degradace signálu. Pohled do boxu - kliknout zde.

Vstupní filtr RX (viz popis LNA)

Koaxiální napáječ přijímací antény: Od antény vedou cca 3 metry koaxiálního kabelu typu RG58 Low Loss (s pěnovým dielektrikem). Od LNA vede cca 7, možná 10 metrů tenkého koaxiálního kabelu typu RG174 na vstup SDR přijímače. Použití tenkého 3 mm koaxiálu od LNA k přijímači je vyzkoušené řešení. Mám to tak i u setupu pro QO-100. Nicméně, je to odvážné řešení. Lepší by byl tenký teflonový kabel. U RG-174 jsem se obával, aby fungoval v několika metrovém souběhu s koaxiálem pro napájení TX antény. Naštěstí se mé obavy nenaplnily.

Koaxiální napáječ vysílací antény: Výstup TX je propojen s anténou koaxiálním napáječem délky asi 10 metrů o průměru 5 mm. Použil jsem kabel ze skladových zásob kabel typu RG142 (teflonový, střední vodič je drát). Vyhověl by RG58 Low Loss, ale zrovna nebyl dostupný u dodavatele. Na výstup transceiveru Icom 706 MK2G nebylo třeba vložit žádnou dodatečnou dolní propust a TX lze používat s plným výkonem a zapnutým kompresorem, když je třeba. Podobně mravně se choval na FM také transceiver Icom 2730 a umožnil plně duplexní provoz na FM satelitech.

Rotátor: malý televizní, typ AR-303, ze skladových zásob. Ruční řízení kolečkem na ovládací skříňce, čas od času, po náhledu na kruhový diagram Gpredict. Ovládací skříňka a rotátor jsou propojené 3-žilovým kulatým kabelem o délce cca 10 m a o vnějším průměru cca 5 mm (pravděpodobně průřez Cu 0.75 mm²). Výhodou tohoto rotátoru je, že při příjmu neruší. Je pravda, že když najede do cílové polohy, někdy lze ve spektru panoramatického přijímače zaznamenat krátkou a maličkou změnu šumového pozadí.

Vysílač: Starší transceiver Icom, typ IC-706MK2G s originálním mikrofonem, v tomto setupu slouží pouze k vysílání v pásmu 2m. Podmínkou je možnost řídit transceiver přes rozhraní CI-V nebo CAT. A milé je, když transceiver stíhá zpracovávat přijímané povely rychle za sebou, lze si dovolit krátký interval pro polling.

Kontrolér - ovládání vysílače: Kontrolér byl v průběhu zkoušek funkčního vzorku setupu vyvíjen a doznal mnoha změn i doplnění různých funkcionalit. Účelem změn bylo pouze docílení lepší ergonomie ovládání. Principy a algoritmy kontroléru (PC program) jsem popsal zde. Verze použitá v době psaní článku je ke stažení zde. Protože používám TCVR Icom, je použita varianta kontroléru s rozhraním CI-V. V souboru zip je úplný zdrojový program pro starší verzi Visual Studio 2010. Prakticky vypadá řízení vysílače takto: 

Na obrázku výše je jedna z prvních verzí kontroléru. Okno kontroléru má vlastnost on top, je tedy nad ostatními okny programů a stále viditelné. Na dalších obrázcích s pohledem na obrazovku RX SDR jsou také novější verze. Kontrolér hledejte vždy vpravo dole.

Varianty kontroléru (základní rozdělení)

1. Pro SDR Console: Kontrolér je připojen na port com0com. Pomocí tohoto portu posílá kontrolér dotazy na frekvenci RX SDR Console a z portu čte odpovědi - hodnoty frekvencí. Hodnota pro downlink je přepočtena na hodnotu kmitočtu pro uplink. K takto stanovené hodnotě je připočtena korekce na Dopplerův posun. Data s požadavkem na kmitočet vysílače jsou odeslána přes sériový port (CI-V rozhraní) do Icomu 706.
Původně, když jsem tento setup zkoušel, tak jsem prováděl synchronizaci ručně. Protože mě to unavovalo, dopsal jsem do programu jednoduchý polling, který se dotazuje do SDR Console asi 1x za 2 sekundy. Později jsem interval pollingu používal od 600 ms do 1000 ms. Polling funguje zcela spolehlivě, pro běžný SSB provoz je naprosto dostatečný.

2. Pro SDR ++: Kontrolér komunikuje se spuštěným serverem programu SDR++. Server mám nastavený tak, aby běžel na adrese "localhost" a portu: 4533. Jak jsem komunikaci řešil softwarově, jsem popsal zde. Kontrolér má opět mírně odlišné ovládání doladění Dopplera. Program včetně zdrojového kódu lze stáhnout zde. Data s požadavkem na kmitočet vysílače jsou stejně, jako u předešlé varianty, odesílána přes sériový port (CI-V rozhraní) do Icomu 706.

3. Nastavení satelitního režimu v kontroléru se děje jednoduše. V době psaní článku jsem použil nejjednodušší řešení. Do Menu, položka Band, jsem přidal položku Satellite. Kliknutím se otevře okno, ve kterém lze vybrat transpondér satelitu, např. FO-29, RS-44:

 
Podrobnosti o SW řešení kontrolérů, o algoritmech pro komunikaci s jinými programy a zařízeními a o získávání prvních zkušeností jsem popsal na více stránkách zde.

Náhled na okno SDR console se spuštěným kontrolérem na popředí. Laděno na maják RS-44:

Okno bylo zachycené při této poloze satelitu (východ nad obzor), výška satelitu 6.22°

Náhled na okno SDR++ s puštěným kontrolérem

Pohled na jiné okno, tmavé téma. Protože si SDR++ nepamatuje po spuštění "Zoom", označil jsem si začátky pásem značkou "Beacon":

Poznámky:

1. SDR++ je přehledný a jednoduchý program. Dosud nezodpovězenou otázkou je, zda má stejnou SDR++ stejnou dekódovatelnost slabých signálů, jako špičkový SW SDR Console s vynikajícími filtry. Horší příjem SDR++ u slabých SSB signálů se mi nepodařilo nikdy prokázat. Setup přijímá nějaký "spurious" signál, jehož původ je mi neznámý (slyším ho v SDR Console i v SDR++).
Rovněž rušení od nějakého DO vidím na stejném kmitočtu na obou přijímačích. Jde o časově kratičký protokol s MFSK modulací. Ničemu nevadí.

2. SDR Console nabízí celou řadu různých filtru na odstranění šumů a hluků z přijímaného signálu. Bohužel, nenašel jsem mezi nimi ani jediný, který by mi sednul. Kdysi dávno jsem se naučil poslouchat šumové spektrum satelitního transpondéru. Každý digitální filtr tohle ovlivní. Mě se pak každý slabý signál jeví jako silně degenerovaný. Proto tyhle filtry moc nepoužívám.

3. Kdysi jsem měl na mikrofonu TCVRu tlačítko, které odeslalo sérii teček. Kontroloval jsem tím naladění. Hrozně mi to chybělo. Proto jsem do kontroléru přidělal dvě tlačítka, RTTY (nebo TTY) a LSB. Akustickou kontrolu naladění dělám na signál RTTY. Stačí vysílat zlomek sekundy. Slyšíte se, ale ve vodopádu SDR vidíte, kde puls byl.

4. Odlišnosti v řešení setupu s SDR Console a SDR++ jsem zakreslil do blokového schématu. Varianty se liší poze v komunikaci SDR Console a SDR++ s kontrolérem (buď com0com nebo TCP/IP u SDR++).

5. Odlišnosti v řešení s různým HW jsem rovněž zakreslil do blokového schématu. Liší se jen použitým RX (R2, Pluto nano, ...).

Predikce dráhy satelitu

Pro predikci dráhy satelitu používám oblíbený Gpredict. Gpredict mi pro tento účel vyhovuje, protože je jednoduchý, rychlý, hezký a přehledný, nikam se nemusí instalovat, lze ho snadno přizpůsobit mým potřebám (rád na první pohled vidím to, co potřebuji) a lze ho nastavit tak, aby si buď automaticky nebo snadno aktualizoval TLE data ze serveru Amsat. Program Gpredict může poskytovat Kontroléru vysílače data pro řízení Doppleru. Jedná se o TCP komunikaci, kterou lze spustit z okna Radio Control. Programu Gpredict jsem věnoval samostatnou stránku. Další programy pro výpočet predikce drah, které mi vyhovují, jsem popsal tady.

Vysílání na FM satelitech
 

Vysílání na lineárních převaděčích (můj oblíbený a preferovaný druh činnosti)

Oblíbené LEO satelity s lineárním převaděčem a excelentním přijímačem jsou FO29, na které jsem jezdil už před 20 léty a RS-44. Satelity doporučuji pro QRP, pro malé setupy i pro začínající hamy.
Také z lineárního převaděče jsem pořídil nahrávku příjmu. Ukázka je z východního obletu RS-44 s maximální elevací do 30°. V nahrávce jsou pochopitelně prodlevy, stanice ladím náhodně myší ve spektru, signál USB dolaďuji ručně kolečkem na myši. Také jsem hledal v šumu slabší stanice a občas jsem změnil typ SSB filtru. Nahrávka je mp3, je slyšet po kliknutí zde.
 

Spojení přes lineární převaděče LEO satelitů mají pro mě také společensko technický rozměr. Existuje mnoho stanic, já se také do této kategorie hlásím, kterým QTH omezuje jejich možnosti, ale satelity LEO jim přinášejí možnost komunikovat na větší vzdálenosti. Hezky mi tohle popsal Josef, OK1DTM v mailu:

Ahoj Míro,
díky za pěkné qso přes RS-44. Mám jenom FT-847 a Krcku na 2m a dvojitý quad na 70cm vše s vertikální polarizací fixně na převaděče. Vše mám ve druhém patře paneláku na okně s výhledem pouze na západ jako v tunelu hi. Tak jsem rád za každé spojení.
73 GL Josef OK1DTM

Děkuji všem hamům, kteří mají velmi omezené podmínky, ale derou se se svými, často technicky zajímavými staničkami, do éteru v rámci svých možností. Vím, že pro to museli něco udělat, něco se naučit a získat potřebné dovednosti. Jsem rád za taková spojení. Samozřejmě, že mě na LEO sats potěší OK/OM stanice. V prvních dnech jsem s tímto setupem na lineárních V/U převaděčích pracoval SSB s OK2ZC, OK1TDM, OK2GZ. Děkuji.

Blokové schéma stanice (aktualizované):

Pár fotografií, jak vypadá realizace setupu dle blokového schématu v hamovně, na starém notebooku s externím monitorem a s vysloužilým Icomem IC-706 MK2G.
Foto: Pohled na notebook, pohled na USB kabely, pohled na monitor s běžící SDR Console s kontrolérem v pravém dolním rohu, pohled na rádio Icom. Omluvte světelné podmínky, nemám při fotografování čím účinně zastínit, když svítí sluníčko.

Závěry a poznámky

Po mnoha letech jsem si udělal malou radost a vrátil jsem se na LEO satelity. Provoz na LEO satelitech je zajímavý a je to legrace. V každém případě jsou amatérské satelity výborné nástroje pro sebevzdělávání a získávání dovedností v mnoha oblastech radioamatérského (nejen) počínání.

Mám sice maličký setup s omezenými možnostmi, ale mnohem větším omezením je mé QTH. Ve směru jih a jihozápad mám zástavbu vyšších domů a dále tím směrem následuje rozsáhlý les, který je mnohem vyšší, než zástavba. Jde o pověstný, tajemný, Branišovský les, který způsobuje slušný útlum šíření vln. V západním směru vysílám skrz střechu mého domu. Přesto z uvedených směrů slyším satelity, které mají výšku (elevaci) jen 5°. Realizace malého, ale fungujícího balkónového setupu pro mě byla výzvou. Dnes už mohu směle konstatovat, že mi malý setup dělá velkou radost.

Zdroje informací

Aktuální status satelitů sleduji na: https://www.amsat.org/status/
Hodně informací pro začátečníky lze najít na stránkách: https://www.amsat.org/
TLE data: https://www.amsat.org/tle/daily-bulletin.txt

Související stránky

Postupy při obsluze stanice s kontrolérem - kliknout zde. 
Úvahy o řízení a aproximaci Dopplerova posunu kmitočtu a cesta k řešení s exaktním výpočtem Dopplerova posunu - kliknout zde.
Jak dostat informace pro řízení Dopplera z programu Gpredict, jak zprovoznit a vyzkoušet komunikace s Gpredict - kliknout zde.
Popis řešení SDR stanice pro provoz na LEO satelitech (2026).

Historie

V mé amatérské historii se jedná o třetí satelitní setup, který jsem si kdy pořídil. První spojení přes satelity jsem provedl někdy kolem roku 1985 - 1986. Po mnoha letech jsem se na LEO satelity vrátil.

a) První setup využíval dvou samostatných transceiverů, které jsem si v létech 1982 až 1985 postavil. Rádia (superhety s krystalovými filtry) byla poplatná své době. Doslova na koleně vyrobený hrozný bastl. Fotografie žádné nemám, ale zachovalo se mi jediné foto mé oblíbené tehdejší antény. Stejná rádia jsem používal později také pro HEO satelity (vzpomínám na AO-13 a mnoho udělaných amerických a japonských stanic). Bohužel, žádné fotografie směrových antén pro AO-13 se mi nezachovaly.

b) Druhý satelitní (LEO) setup už používal parádní transceiver Icom IC-910, případně transceiver Kenwood TS-2000. Foto mé tehdejší antény. Tenkrát (2005-2006) jsem s uvedeným zařízením pracoval přes satelit FO-29 a letos (2026) jsem si některá spojení zopakoval.

c) Zde popsaný setup je zatím (2026) poslední. Setup vykazuje několik vynikajících vlastností. Veškerý SW běží spolehlivě. Setup má výborný, citlivý a odolný RX s panoramatickým příjmem. Setup má naprosto funkční synchronizaci souběhu TX a RX. Setup má parádní kompenzaci Dopplerova posunu kmitočtu. Setup má též slabé stránky. Antény s lineární polarizací způsobují únik signálu. Setup by si zasloužil antény s kruhovou polarizací. Vysílač IC-706MK2G neumožňuje jednoduše řídit výstupní výkon. Pomocí CI-V řídit výkon nelze a při pollingu do 1 sekundy nelze z panelu řídit naprosto nic.

Závěr

Mám-li porovnat tento malý LEO setup a SDR setup, váhám. Oba setupy mají stejné antény, stejný rotátor a stejný přijímač. S SDR setupem používám náhlavní soupravu, na kterou jsem zvyklý, mám možnost regulovat výkon vysílače. Ale funí mi ventilátory v notebooku. U malého setupu mi chybí regulace výkonu, tu u starého Icomu při svižném pollingu nelze použít. Používám sluchátka a mikrofon Icom s PTT tlačítkem. Ventilátory v notebooku tolik nefuní. Z pohledu operátora bych si nevybral. Nicméně, pokud vlastníte dobrý VHF/UHF transceiver s možností rychlého řízení z CAT/CI-V, neváhal bych. Není důvod rádio nepoužívat.