A földi vevőállomás felépítése, feladatai Rieger István rieger@mht.bme.hu 2015. 02. 20. 2015.04.24. BME-SRG 1
Műholdas kommunikáció Artur C. Clark, Wireless World 1945 2015.04.24. BME-SRG 2
Műholdas rendszerek Meteorológia (NOAA, METEOSAT, GOES MetOp, MSG) Távérzékelés (SPOT, LANDSAT, IKONOS ENVISAT, ERS) Navigáció (Transit, GPS, GLONAS, GALILLEO) Űrtávközlés (EUTELSAT, IRIDIUM) Kísérleti, katonai Amatőr (AMSAT-OSCAR, CubeSat) 2015.04.24. BME-SRG 3
Meteorológia MSG (Meteosat-8), 2002 MetOp-A, 2006 Első európai polár pályás meteorológia műhold 2015.04.24. BME-SRG 4
Távérzékelés Landsat 5 7, NASA, 1984-, Napszinkron, 705km, Felbontás: pancromatic:15m, multi spektrális:30m Ismétlődési idő: 16 nap Söprés: 185km Envisat, ESA, 2002, Napszinkron, 800km, 35 nap, 10 optikai és radar szenzor Légkör, Föld felszín, óceán, hó/jég, 2015.04.24. BME-SRG 5
Navigáció NAVSTAR GPS 1978-2004, 31 műhold, 20180km, 11h58m, 55, 6 pályasík Transit US Navy,1958 Glonas 1976-2010, 24 műhold (most 18db) 19130km, 11h15m, 64.8, 3 pályasík Galileo 30 műhold, 3 pálya sík, MEO pályán, 23222km, inkl.:56 Legalább 4 (6, 8) látható, pontosság: néhány cm 90 % rendelkezésre állás, még a poláris részeken is. Beidou-1,-2 1983-2020, 35 műhold, 5 GEO, 3 IGSO, 27 MEO 21000km, 12h, 55 2015.04.24. BME-SRG 6
Távközlés EUROBIRD, ESA Iridium, 2000, Motorola 66 db LEO,781km, 86.4, meshed network W5A, ESA, 2012 EUTELSAT s, ESA, 26 GEO, 15 W-75 E, Euteltracs, 1992, Flottakövető/kommunikációs Két GEO műhold, SESAT 1, Eutelsat W1, 2015.04.24. BME-SRG 7
Amatőr Masat-1 SwissCube 2009.09., 725km, 98, 99 perc, OSCAR 7 1974-1981, 2002-, 1450km, 101.6 115 perc, 2015.04.24. BME-SRG 8
A vevőállomás elemei Antenna, forgató egység Kis zajú előerősítő (LNA) Vevő - RF szűrő/erősítő - oszcillátor - keverő - KF szűrő/erősítő - demodulátor Kijelző egység Tároló eszköz Képfeldolgozó szoftver Előrejelző szoftver Antenna vezérlő egység RF szűrő/erősítő Keverő Helyi oszcillátor KF szűrő/erősítő Szuperheterodin vevő blokkvázlata Demodulátor 2015.04.24. BME-SRG 9
HRPT vevőállomás Meteorológia műholdak vételére High Rate Picture Transmission, Res.: 1km, 10bit felbontás, 665.4 kb/s, S-sáv, 1698, 1707.7 MHz, Digitális fázismoduláció Δf=1radián, 2010. 10. 05. NOAA-18 2015.04.24. BME-SRG 10
APT vevő állomás Automatic Picture Transmission 137 MHz VHF, 2.4kHz segédvivő amplitúdó moduláció, Mod.: 87%, Képek felbontása: 4km Szükséges sávszélesség: 34kHz NOAA-18, 2007. 03. 28. 2015.04.24. BME-SRG 11
Egyszerű APT vevők R139 Hamtronics APT vevő - 0.2µV érzékenység, - széles KF szűrő (doppler), - Kvarc oszcillátoros R2FX APT vevő - 6 Csatornás szkennelő, - AFC (Automatic Freq. Contr,), - Diversity - PC controll 2015.04.24. BME-SRG 12
VHF/UHF Antennák Helikális Qadrifilar helix Kereszt Yagi 2015.04.24. BME-SRG 13
VHF/UHF sávú műholdvevő antennarendszer Swiss Cube Japan Cubesat 2015.04.24. BME-SRG 14
VHF/UHF sávú műholdvevő antennarendszer MASAT vevőállomás antennája BME E épület Yagi/ helix antennarendszer 1970 BME V2 épület 2015.04.24. BME-SRG 15
Mikrohullámú műholdvevő antennák Multifókuszos offset parabola Lapantenna (mikrostrip antenna) Primfókuszú parabola forgatóval Dartcom 2015.04.24. BME-SRG 16
Antenna/forgató követelmények Nyereség/ Iránykarakterisztika Csoport antennák Polarizáció V, H, RHC, LHC A forgásparaboloid-antenna 3 db-es irányélességi szög: Θ= 58,5 λ/d, Nyeresége: G=(D/λ) 2 Ø1,8m parabola esetén (Dartcom) Nyereség G= 27.5dBi (F/D= 0.42) AZ/EL sebesség = 10 /sec) Követési hiba = +/-0,5 Mech. Tűrés = +/-0,1 Túlélési szélsebesség = 210km/h 2015.04.24. BME-SRG 17
Iránykarakterisztika Parabola Tölcsér antenna 2015.04.24. BME-SRG 18
LNA, LNC követelmények Zajtényező Erősítés Intermodulációs jellemzők OMSZ v. Vodafone 2015.04.24. BME-SRG 19
A vevő jellemzői Érzékenység, zajtényező Szelektivitás Vételi frekvencia állítása Doppler követés biztosítása KF sávszélesség Demodulátor 2015.04.24. BME-SRG 20
Műhold előrejelzés/követés Műhold pályaelemek Kepler elemek Step Tracking Zárt hurkos követés Monopulse 2015.04.24. BME-SRG 21
Telepítés szempontjai Zajmentes környezet Taliándörögd, Interszputnyik 1978-2005, Ø12m Cassegrain, 60t OMSZ Gilice tér (1984 BME-MHT) 2015.04.24. BME-SRG 22
A vevő G/T számítása A G/T a vevő rendszer jósági tényezője. Mennél nagyobb egy vevő rendszer G/T-je annál érzékenyebb a rendszer, annál kisebb jelek vételére alkalmas. A G az antenna nyeresége, a T a vevő rendszer bemenetre vonatkoztatott zajhőmérséklete. A rendszer zajhőmérséklete T Sys [K] a rendszer elemeinek és a vételt befolyásoló tényezők zajhozzájárulása az antenna bemenetére vonatkoztatva azaz: T Sys T Ant T Rain T LNA T Rec' 2015.04.24. BME-SRG 23
A vevő G/T számítása T ant Antenna zajhőmérséklete : az antennára jutó zajok összege. Az antenna zajhőmérséklete az eleváció növekedésével csökken. T rain Az antenna zajhőmérsékletének növekedése az eső hatására T LNA Az LNA zajhőmérséklete T LNA 290 (10 ( F LNA /10) 1) ahol F LNA a kis zajú előerősítő zajtényezője db-ben T rec A vevő zajhozzájárulása A vevő zajtényezőjének hozzájárulása a rendszer zajhőmérsékletéhez az LNA erősítésével csökken ( FRe c /10) TRec' TRec / GLNA (290 (10 1)) / ahol F Rec a vevőrendszer zajtényezője db-ben és a G LNA a kiszajú előerősítése erősítése viszonyszámmal G LNA 2015.04.24. BME-SRG 24
Példa a vevő G/T számítására T Ant = 25 K, T Rain = 0 K, T LNA = 50 K, G LNA = 20dB, T Rec =100 K A rendszer zajhőmérséklete: T Sys = 25 + 0 + 50 + 100/100 = 76 K Mivel a G LNA = 20dB viszonyszámban 100 A vevő rendszer jóságának jellemzője: G/T [db/k] Ahol a vevőantenna nyeresége G [db] G/T = G - 10logT Sys [db/k] Az antenna nyeresége: G =41,33 db G/T = 41,33 10 log76 = 22,52 db/k 2015.04.24. BME-SRG 25
Műholdak vétele a BME-HVT-n Meteor/Tiros vétel FM műsorszóró zavar OSCAR műholdak O6 vezérlése http://www.dl0bn.de/archiv/1976/drs2876.htm Műsorsugárzás az O7-en http://www.dl0bn.de/archiv/1978/drs2978.htm Tiros Oscar 6 Meteor IK20/21 műhold (01.11.1979, 06.02.1981, SSPI kísérlet) IK20/21 Kosmos-3M 2015.04.24. BME-SRG 26
Alphasat vétel Műholdak vétele a BME-HVT-n Aldo Paraboni Q/V-band communication and propagation experiments to assess the feasibility of these bands for future commercial applications 2015.04.24. BME-SRG 27
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat vevőantennák és kültéri egységek 2015.04.24. BME-SRG 28
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat vevöantenna adatai 2015.04.24. BME-SRG 29
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat vevö kültéri egység blokkvázlata 2015.04.24. BME-SRG 30
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat vevö antenna pozicionálása 2015.04.24. BME-SRG 31
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat adatgyűjtő 2015.04.24. BME-SRG 32
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat meteorológiai adatgyűjtő 2015.04.24.
Műholdak vétele a BME-HVT-n Alphasat Ka sávú adatok 2014.05.11. 2015.04.24.
Link-Budget számítás Az átviteli lánc összes paraméterének figyelembe vételével meghatározni az átvitel megbízhatóságát. Jan A. King, W3GEY/VK4GEY ver. 2.4.1 programjával http://www.amsat.org.uk/iaru/spreadsheet1.asp http://exceltemplates.net/engineering/satellite-link-budget 2015.04.24. BME-SRG 35
Link-Budget számítás 2015.04.24. BME-SRG 36
Előrejelzés Pl. ORBITRON (http://www.stoff.pl ) 2015.04.24. BME-SRG 37
A témához kapcsolódó internet oldalak - http://www.satcom.co.uk/article.asp?article=23 - http://pajk.arh.noaa.gov/sat.php - http://www.postamuzeum.hu/exhibitions/gallery/5/667.html - http://noaasis.noaa.gov/noaasis - http://www.eumetsat.int/home/index.htm - http://www.n2yo.com/?s=29499 - http://www.celestrak.com - http://www.eurimage.it 2015.04.24. BME-SRG 38
Az anyaghoz kapcsolódó kérdések: Milyen célú műholdas rendszereket ismer? Melyek egy műholdvevő állomás főbb egységei? Rajzolja le egy szuperheterodin vevő blokkvázlatát! Rajzolja le egy geostacionárius pályán lévő meteorológiai műhold HRPT adatainak vételére szolgáló vevő állomás blokkvázlatát! Rajzolja le egy napszinkron pályán lévő meteorológiai műhold HRPT adatainak vételére szolgáló vevő állomás blokkvázlatát! Ismertesse egy műholdvevő főbb jellemzőit! Ismertesse egy antennarendszer főbb jellemzőit! Hogyan határozzuk meg egy vevőállomás bemeneti zajhőmérsékletét (T Sys )? Hogyan határozzuk meg egy vevőállomás G/T paraméterét? Ha egy vevő állomás egységei az alábbi paraméterekkel rendelkeznek T Ant = 30 K, G Ant = 30,7 db F LNA = 1 db, G LNA = 20 db T Rec = 200 K és az eső okozta zajnövekmény 10 K mennyi a vevőállomás G/T-je? 2015.04.24. BME-SRG 39