紫丁香2号卫星简易接收指南


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紫丁香2号卫星已经在轨飞行将近30天,作为一颗业余卫星,我们在第一时间公布了频率信息与解码软件,任何具有合适设备的业余无线电爱好者均可使用转发器或获 取卫星遥测数据。今天为大家带来一个零基础的简易接收指南,无论你之前有没有相关的知识,都可以轻松上手去尝试接收卫星的数据,与卫星聊聊天并没有那么遥远。

材料清单

直径3mm铜焊条2根,约10元;

直径约16mmPVC穿线管一根,长度大于22cm,约2元;

RTL-SDR电视棒(含原配天线),约45元;

电烙铁、焊锡、胶带、镊子等常用工具材料;

电脑一台;

大于4GU盘1个。

天线制作

原则上接收卫星我们需要使用定向天线,如八木天线等,这里我们使用了EA4CYQ设计的CJU天线,它具有体积小、增益较高(7dBi)、易于制作的特点,原文参见http://www.hobbypress.cn/bencandy.php?fid-297-id-3671-page-1.htm或http://www.ea4cax.com/paginaea4cyq/cju/cjuingles.pdf。当然使用增益更高的天线会更好一些。

这里是天线的尺寸图,为适应手头材料,我们的安装方式略有改动。

cju

step1:把铜焊条按图纸要求的长度切割成两段,其中一段按图纸弯折成一个长方形,两个末端的拼接处留出一小段距离;

step2:穿线管主要起固定作用,对照图纸,在天线穿过的相应位置打3个通孔,把弯折好的方框以及下面一段铜棒插进管子;

step3:在穿线管馈电点(即方框两个末端的交汇处)上方的位置切开一个小窗,把同轴电缆从穿线管底端塞进去,把电缆末端的内芯和外皮分别焊在框框末端的两端,细节如下图:

(关于同轴电缆,可以直接把电视棒自带的那根天线剪掉使用,也可将其改造为一根转接电缆,天线使用另外的电缆与插头)

DSCF1105

step4:为了限位,在与穿线管接触的部位两侧都缠了几圈纸胶带固定,即上图中白色的部分。

介绍一下同轴电缆的处理方法,了解这部分的朋友可以直接跳过啦。

首先准备一根同轴电缆;用刀在距电缆末端约1cm处轻轻划一圈,在划痕处折几下去掉外套,划得时候小心不要切到里面的屏蔽层;图3是去掉之后,旁边一小截透明的管子就是去掉的外套;将屏蔽层扒开;把屏蔽层的小辫子打开,拧成一股;再像第二部一样在白色的介质层距末端约2mm处轻轻划一圈,把介质去掉,也小心不要划到里面的内芯;在两股线的末端都镀一层焊锡,之后就可以把它焊到天线上啦。

NeoImage

到这里天线的制作基本就完成啦,下图即为天线的成品。如果有驻波表或者网络分析仪可以简单测一下天线的驻波,在437MHz附近驻波小于1.5说明天线效果良好,小于2.0时也基本可以满足使用要求。

DSCF1132

接收机与解码软件

卫星的下行接收机我们测试了USRPB210、FunCubeDongleProPlus和RTL-SDR电视棒,其中RTL-SDR电视棒非常适合新接触SDR的朋友体验使用。较新的方案使用了RTL2832+R820T2方案,在稳定性和噪声性能上有所提升,淘宝搜索RTL2832+R820T2即可。

下图为从淘宝购置的电视棒:

DSCF1130

解码软件基于GNURadio开发,在github提供了OOT模块源码下载,还提供了环境配置完整的LiveCD ISO镜像。LiveCD可以使用UltraISO等工具烧录到U盘中启动,也可以在虚拟机中运行。卫星的频率信息与软件下载参见http://lilacsat.hit.edu.cn/?page_id=257

卫星的跟踪可使用LiveCD中附带的gpredict,也可使用Orbitron、HRD等PC端软件,以及HamSatDroid、SatelliteAR(机器人)和GoSatWatch(水果)等手机软件。其中,SatelliteAR可以利用手机的GPS与加速度计辅助完成天线的指向,非常方便,但需要配合梯子使用。记得更新最新的TLE哦~

HamSatDroid中显示的卫星位置信息:

使用时先在SetHomeLocation中设置一下自己的位置信息,之后把Satellite选为LILACSAT2,然后calculatepass就可以查看卫星的过顶时间啦

QQ------20151005214059

利用SatelliteAR完成天线指向:

先在setting里设置一下自己的位置信息,然后查找相应的卫星就可以了。使用时可以把手机放在天线上,调整天线指向一直让卫星图案在手机屏幕的中央来实现跟踪

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实际使用效果

10月3日傍晚,卫星以82度的大仰角过境哈尔滨,我们使用本文推荐的配置进行了一次接收测试,成功实现了9.6kBPSK和4.8kGFSK遥测数据包的解码。这次测试也暴露了RTL-SDR抗干扰较差的问题,或可通过附加预选滤波器得到解决。

DSCF1091

这样,就完成了一次对卫星数据的接收。很多看起来复杂的东西真正做起来的时候就会发现其实很简单,希望大家可以在动手中获得乐趣。

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