Los Satélites para Radio Aficionados

Los Satélites para Radio Aficionados
Si el Código de Honor de los radio aficionados dice que debemos ser
progresistas, porqué no interesarnos en las comunicaciones vía satélite.
Hace muchos años, el 4 de octubre de 1957 los radioaficionados
pudimos escuchar por primera vez un transmisor ubicado en un vehículo
espacial, el "Sputnik". Fué el primer satélite artificfial fabricado por el
hombre.
Fueron los soviéticos quienes sorprendieron al mundo con su
experimento. En las frecuencias de 20,005 KHz. 7y 40,005 KHz.
transmitía una secuencia de caracteres en código morse que significaban
HI. Los radioaficionados fuimos los primeros atraídos por el evento que
marcó el inicio de la era de las telecomunicaciones vía satélite.
En cuanto a la construcción del pequeño transmisor, no fué un problema
técnicamente hablando, lo fueron las antenas, Cómo desplegar antenas
eficientes luego que el satélite entrara en su órbita. También estos
problemas fueron resueltos y vemos que actualmente los satélites de
órbita fija tienen sofisticados sistemas de antenas.
En los Estados Unidos de América, pronto el interés fué creciendo al
grado de que un organismo surgió: la AMSAT. Pronto el primer satélite
dedicados especialmente a los radio aficionados fue lanzado al espacio,
el OSCAR I, siglas que significan: orbital satellite carriying amateur
radio.
En posteriores experimentos, en vez de solamente un transmisor, los
satélites OSCAR llevaron también un receptor o varios. Así como al
mezclarse dos frecuencias tenemos una suma y una resta resultantes,
también si la mezcla se da en "bloques" podemos mezclar un bloque de
frecuencias recibidas entre 145 MHz y 145.1 MHz con una frecuencia tal
que nos de un pasabanda en la banda de 21.1 a 21.2 MHz.
De tal forma, podemos retransmitir todo lo que recibimos entre 145.0 y
145.1 MHz. en otro bloque en la banda de 15 metros (21.1 a 21.2MHz.).
Este es sólo un ejemplo, pero en realidad siguen los experimentos de los
radio aficionados en esas frecuencias. A estos bloques se les da el
nombre de "transponders". Un satélite puede tener varios transponders y
así vemos que los dedicados a la televisión tienen hasta 24 y 32
transponders.
Como lo que se puede transmitir en esos segmentos no sólo es código
morse, sino AM, FM, SSB, packet y otros modos digitales. Hubo que
reglamentarse el uso de las transmisiones a través de satélite, así como
las potencias máximas con que debe transmitir un usuario. Un equipo
usado en un satélite para retransmitir señales, no es realmente un
"repetidor" en el sentido que le damos en las bandas de VHF y UHF. Por
eso cuando se usan grandes potencias, se inhibe el uso completo de un
transponder o más.
La razón de las limitaciones es que el rango de frecuencias es muy
pequeño y además los receptores del satélite se bloquean cuando reciben
señales demasiado fuertes. Esto sucede aun cuando su rango dinámico
sea muy amplio. Por eso es mejor usar buenas antenas y potencias bajas.
Animese y anime a sus amigos radio aficionados a que experimenten con
los satélites, es una actividad que nos ayudará a promover la radio
experimentación. El siguiente artículo técnico le ayudará a decidirse.
Les deseo mucho éxito, 73's y DX
Por Adolfo Romero C, XE1RM
[email protected]
ARTÍCULO TÉCNICO
Satélites simples de operar en modo FM.
El objeto de esta publicación es proporcionar información básica a
quienes se inician en esta actividad apasionante. El satélite UO14 está
activo, es uno de los más fáciles de operar, y de los que requiere menos
equipo. Lanzado el 21 de enero de 1990 en un Ariane desde la Guyana
Francesa, el UO14 es, muy sintéticamente, un repetidor cruzado que
orbita la Tierra a unos 800km de altura.
Originalmente su función fue la de almacenar y manejar mensajes en
forma digital, luego del lanzamiento del UO22 se lo destinó al manejo de
mensajería de Voluntarios en Asistencia Técnica quienes desarrollaban
tareas en África. Desde que el año pasado la computadora a bordo del
satélite encargada de manejar los mensajes quedó con poca capacidad
para realizar esta tarea se lo reconfiguró para funcionar como repetidor
cruzado de un canal analógico de FM.
Para poder trabajar este satélite es necesario un equipo, o un par de
equipos que permitan operar en full duplex (aunque también se lo puede
trabajar en semi-duplex) 2m – 0,7m, la potencia no es crítica y alcanza
con un HT.
El UO14, o UoSat-3, como lo denominaron sus patrocinadores de la
Universidad de Surrey UK, es un microsatélite que mide 345mm x
345mm x 600mm y pesa 45 kg, aparte de funcionar como pacsat, y
ahora repetidor analógico, tiene detectores de radiación para un
experimento de partículas cósmicas a baja altura.
Luego de que "aprendiera" su nueva tarea, el repetidor (transponder)
quedó así: Frecuencia de subida (Uplink): 145.975 MHz, en FM
Frecuencia de bajada (downlink): 435.070 MHz, en FM
Antenas: En cuanto a la antena podemos intentar con varias cosas:
1. Con la antena corta del HT se puede activar, pero con algo un poco
mejor, como una media onda para VHF y 2 antenas en x para UHF es
posible activarlo más fácilmente. Hay que tener siempre en cuenta que se
deberá buscar la máxima señal, considerando los cambios de
polarización, buscándose además una buena posición, que no deberá ser
un sitio alto, sino más bien un lugar bajo, encerrado pero con el cielo
libre para, de esta forma, tratar de privilegiar la recepción de las señales
provenientes desde el espacio sobre las terrestres.
Podemos también, con un poco de práctica y pruebas, mejorar un poco la
cosa valiéndonos de reflectores naturales y gratuitos como por ejemplo
la tapa de motor o baúl de los autos, techos de chapa, techos con
membrana de aluminio, etc.
2. Con una vertical de alta ganancia o con direccionales sin posibilidad
de variar el ángulo de elevación, obtendremos buenos resultados en las
"pasadas bajas", digamos pasadas de menos de 30º de elevación.
Pensemos que estas antenas están diseñadas para alta ganancia en
ángulos bajos, obviamente a costas de radiación bajísima en ángulos
altos, debido a que fueron pensadas para comunicar a la mayor distancia
posible sobre la Tierra.
3. Una salida muy económica y muy fácil de construir es el tipo de
antena llamada Turnstile, que no es más que un par de dipolos cruzados
horizontales, alimentados con desfasaje de 90º para polarizar en modo
circular y con reflector por debajo. Este tipo de antena, instalada más o
menos baja, es muy buena para pasadas de mas de 20º y excelente para
las mas altas, no hay que apuntarla y posee buena inmunidad a los ruidos
indeseados y otras emisiones que no provengan del cielo.
Particularmente la construí utilizando como centro portante, una cupla
de caño sanitario de Ø 1½” de 3,2mm de espesor, dónde realicé cuatro
agujeros roscados W1/4 a 90º uno del otro y todos sobre el mismo
plano.
Los elementos irradiantes los hice con varillas de aluminio de ¼” a las
que les rosqué una de sus puntas, unos 20mm.
Luego fijé las varillas en la cupla, pero antes de enroscar cada una le
puse una tuerca de acero inoxidable para que funcione como tope; por
la parte interior, arandela de inoxidable, terminal de conexión, otra
arandela y otra tuerca de inoxidable para apretar bien todo el elemento
(con cuidado porque que las roscas son de aluminio y las tuercas de
acero).
Los reflectores los armé con caños de aluminio de Ø 10mm cruzados y
pegados con silicona directamente sobre el mástil, que no es ni más ni
menos que un pedazo de 2m de caño sanitario de Ø 1½” y espesor
3,2mm.
Las medidas que adopté fueron las siguientes
Frecuencia
Dipolo
Reflector
Separación D-R
Enfasador (f.v. 0,66)
146 MHz
96,5cm
103cm
77cm
77cm
436 MHz
32cm
34cm
26cm
11cm
Alimentando con 50 ohms, deberemos ajustar el cable porque la antena
“anda” por los 75 ohms o si no, hacerle un adaptador de 0,331 de onda
de 50 ohms + 0,081 de onda de 75 ohms , en lugar de sólo ¼ de onda de
50 ohms, y alimentar por acá.
Para interconectar los dipolos, supongamos que, visto de arriba, tenemos
ubicados cada medio elemento según el cuadrante de un reloj, uno a las
3, uno a las 12, uno a las 9 y el último a las 6. Con el centro del
alimentador tomamos el elemento de las 3 y el centro del enfasador (¼
de onda de coaxil de 75 ohms); la malla del alimentador con la malla del
enfasador van al elemento de las 9; el centro de la otra punta de
enfasador va al elemento de las 12 y por último la malla de esta punta
del enfasador va a las 6.
Referente a la separación entre los reflectores y los dipolos, ésta puede
variar entre 0,22 de onda y 0,45 de onda, llevando aparejada ésta
variación, el cierre o la apertura del lóbulo de irradiación del conjunto, es
decir, a menor separación la figura se cerrará hacia arriba perdiendo
ganancia en los ángulos bajos (ideal para pasadas altas), mientras que a
mayor separación el lóbulo se abre aumentando en lo ángulos bajos a
costas de una leve pérdida en los ángulos altos (pasadas bajas).
1. Si contamos con direccionales, de polarización circular o no, pero con
posibilidad de movimiento en acimut y elevación, la cosa no podría ser
mejor, el único inconveniente es que tendremos que contratar un pulpo
porque vamos a tener que corregir acimut, elevación, frecuencia de
subida y de bajada, todo en 10 o 15 minutos que dura una pasada, ahora
bien, si la computadora nos maneja los rotores, la cosa se pone mejor.
Efecto Doppler:
Se produce debido a la velocidad relativa entre el transmisor y el
receptor, poniéndose en evidencia a través de un corrimiento de
frecuencia. Cuando el satélite se acerca transmitiendo a nuestra estación,
nuestro receptor “ve pasar” mas frentes de onda por unidad de tiempo
que los emitidos debido a la velocidad relativa de acercamiento, y de
incremento proporcional a ésta, con lo que observaremos que la
frecuencia en que escuchamos es superior a la que sabemos está
operando el satélite, entonces, para escuchar bien debemos subir algunos
KHz, 5 ó 10.
De igual manera, mientras el satélite se acerca recibiendo “va viendo”
una frecuencia superior a la emitida por nosotros, con lo que para “caer”
en una frecuencia de entrada lo más próxima a la justa deberemos emitir
un poco por debajo (afortunadamente los receptores son bastante anchos
y desafortunadamente la mayor parte de los equipos sencillos no nos
permite movernos de a menos de 5 KHz).
Así mismo, cuando el satélite se aleja de nuestra estación transmitiendo,
nuestro receptor “ve pasar” menos frentes de onda por unidad de tiempo
que los emitidos debido a la velocidad relativa con que se aleja, y de
incremento proporcional a ésta, con lo que observaremos que la
frecuencia en que escuchamos es inferior a la que sabemos está operando
el satélite, entonces, para escuchar bien debemos bajar algunos KHz, 5 ó
10 KHz.
Con idéntico razonamiento, mientras el satélite se aleja recibiendo “va
viendo” una frecuencia inferior a la emitida por nosotros, con lo que para
“caer” en una frecuencia de entrada lo más próxima a la justa deberemos
emitir un poco por arriba.
Sólo cuando la velocidad relativa entre el satélite y nuestra estación sea
baja podremos transmitir y recibir en la frecuencia justa del transponder.
Como conclusión del corrimiento de frecuencia a causa del efecto
Doppler nos queda escuchar muchísimo, tomar notas para usar es futuras
pasadas parecidas, y probar, probar y probar.