Online Calculation Java Script
Java, Compact & Effective, ((-,O))


To remove, click here

TO-1 / B Tools gemaakt op 2 oct 2007 door PC1L voor een Delfi-C3 SRV check


Online Berekening van de SRV Signaal Ruis Verhouding. Default waarden geldend bij zenden en ontvangen van een satelliet met gemiddelde apparatuur. Dit script werd in eerste instantie geschreven voor Delfi-C3 DO-64 maar werkt uiteraard met alle andere radio amateur satellieten. Zie onderaan deze pagina een korte toelichting over de in te vullen waarden.

MHz

Satelliet Frequentie

km Actuele Satelliet Afstand
dBm Actuele Satelliet Power
dBi = dBd + 2.14 Satelliet Antenne Gain
dBi = dBd + 2.14 Grondstation Antenne Gain
K = C + 273 Sky Temperatuur
K = C + 273 Kamer Temperatuur
 

Ruisfactor Trap 1 ( PreAmp )

  Versterkingsfactor Trap 1
  Ruisfactor Trap 2 ( Coax )
  Versterkingsfactor Trap 2
  Ruisfactor Trap 3 ( Input Ontvanger )
  Versterkingsfactor Trap 3
Hz Ontvanger Band Breedte
     

dB Traject Demping
dBm Antenne Signaal Vermogen
V in 50 Ohm Antenne Signaal Spanning
V in 600 Ohm Antenne Signaal Spanning
dBm Ontvanger Connector Vermogen
V in 50 Ohm Ontvanger Connector Spanning
dB Systeem Ruis Getal
dBm Ontvangen Totaal Ruis
dB S R V Signaal Ruis Verhouding
     
 

73 ((-,O)) PC1L

   


     
     
   

Over de in te vullen waarden :

Actuele Satelliet Power : het betreft een transponder waarbij jouw downlink output kan wijzigen in verband met de activiteiten van de andere gebruikers. Betreffende de waarden een voorbeeld : de maximum power van de Delfi-C3 transponder zou circa 400 mW PEP bedragen. Stel, er lopen vijf gelijke 'signaal power' verbindingen over de transponder. Dit betekent dat een enkele output ( op een specifieke frequentie ) 80 mW bedraagt. Dit is circa 19 dBm ( voor omrekenen zie hier ). Deze waarde is als Default ingegeven. De toestand kan echter voortdurend wijzigen en dus zullen de outputwaarden dan ook wijzigen.

Satelliet Antenne Gain : een tijdje geleden mocht ik van een van de mensen, betrokken bij het Delfi-C3 project, onder meer dit ontvangen :

De antennes van delfi zijn inderdaad UIT-FASE gevoed. De 4 antennes die we per band gebruiken zijn kwartgolf antennes en deze zijn elektrisch telkens 90 graden verschoven om een circulair gepolariseerd signaal op te kunnen wekken. Het schema van ons phasing netwerk is bijgevoegd aan deze post. Hierin zijn de antennes genaamd naar de kant waar ze zitten ten opzichte van het reference frame van de satelliet.

Z+ of Z- geeft de kant van de satteliet aan (lengteas) en X en Y de breedte en diepte.

De hybrid heeft een 0 en 90 graden uitgang, het signaal van beide uitgangen word nog een keer gesplit, waarvan een uitgang ook weer 180 graden draait. Zo heb je dus
0 + 0 = 0 Graden
0 +180 = 180 graden
90 + 0 = 90 Graden
90 + 180 = 270 Graden

Naar aanleiding van bovenstaande ( waarvoor overigens uiteraard dank ) komt duidelijk naar voren dat er volledig circulair gevoed wordt. De 'circularity' zal beter kunnen zijn dan +/- 2 dB ( in de 'weg' van de antenne, richting, dus langs de Z-as van het XYZ coordinatenstelsel, waarin de antenne theoretisch geplaatst is ) als alles goed is. Daarbuiten, dus afwijkend van de Z-as, is er sprake van de zogenaamde squint hoek en zal de circulaire component wijzigen. Zie ook verder naar beneden.

De gain van een dergelijke antenne kan van ontwerp tot ontwerp iets verschillen, tussen 0 en 2.5 dBi, als Default is hier 0.5 dBi ingevoerd, in de praktijk kan het dan mogelijk iets beter uitvallen ..... Uiteraard kan je zelf de exacte Delfi-C3 antenne gain ingeven, als je die weet. Omdat er tengevolge van bewegingen van de satelliet en de in 'orbit positie' ( attitude, orientatie ) interferometereffecten ( wegens de squint hoek ) kunnen optreden is het gebruik van een antenne met omschakel mogelijkheid echt ideaal. Zelf heb ik een tijd gewerkt met een rx skewed design dubbele yagi ( per band ) onder het dak, 45 graden gekanteld ten opzichte van de basisopstelling, met twee relais, een voor LHCP en RHCP ( CIRC ) een voor LIN VERT en LIN HOR. Dat ging ongehoord goed alhoewel ten gevolge van het interferometereffect er wel eens een ietsje verschil kon worden geconstateerd. Over de squint hoek nog dit : het betreft de hoek tussen de satellietantenne richting ( Z-as ) en de rechte, die bestaat tussen satelliet en uw QTH. Deze hoek kan soms worden bepaald met behulp van de ALON / ALAT waarden ( bij LEO's, zoals Delfi-C3 is dit meestal ongebruikelijk ). Voor een korte toelichting voor de liefhebbers zie onderaan deze pagina ( algemene, niet specifieke Delfi-C3 antenne info ).

Grondstation Antenne Gain : dBi = 2.14 + dBd

Het result ( in dBm ) onder Antenne Signaal Vermogen is gemakkelijk te copieren door er even met de muis over te 'schuiven' en kan men hier ingeven, plakken in Psignaal ( PEP dBm ). Behalve de signaalspanning verschijnt er ook de te verwachten S Meter waarde die ( per definitie ) gebaseerd is op antenne spanning en vermogen. Wilt u echter een S Meter waarde vinden ter hoogte van de ontvanger connector dan bovenstaande toepassen voor het result onder Ontvanger Connector Vermogen. U vindt dan een 'alternatieve' S Waarde. Uiteraard kunt u ook nog een resultaat ingeven betreffende het uitvoervak Ontvangen Totaal Ruis. Deze is uiteraard ook te vertalen in een specifieke S Meter waarde.

Note : voor de berekening werd uitgegaan van enkeltoon ( sinus ) modulatie ( volle uitsturing ) waarbij slechts een zijband uitgezonden wordt. Het betreft PEP power en de S meter ( schakeling ) is een standaard type met de gebruikelijke ( 'EZB' ) vertraging voor deze typische meting. De waarden zullen bij spraak lager uitvallen.

Ter vergelijking : S Meter waarden voor VHF & UHF 0.5 pW S 9 5 V in 50 Ohm .....

s9 = -093 dBmW -046 dBmV 5.00 µV 50 ohm
s8 = -099 dBmW -052 dBmV 2.51 µV 50 ohm
s7 = -105 dBmW -058 dBmV 1.26 µV 50 ohm
s6 = -111 dBmW -064 dBmV 0.63 µV 50 ohm
s5 = -117 dBmW -070 dBmV 0.32 µV 50 ohm
s4 = -123 dBmW -076 dBmV 0.16 µV 50 ohm
s3 = -129 dBmW -082 dBmV 0.08 µV 50 ohm
s2 = -135 dBmW -088 dBmV 0.04 µV 50 ohm
s1 = -141 dBmW -094 dBmV 0.02 µV 50 ohm
s0 = -147 dBmW -100 dBmV 0.01 µV 50 ohm

Sky Temperatuur : betreffende de ruis die vanuit de kosmos in de lobben van je antenne terecht komt. Deze ruistemperatuur moet door de operator zelf vastgesteld worden maar een richtwaarde is 150 K. Een en ander is onder meer afhankelijk van de antenne richting ( en elevatie ), het gedeelte van de melkweg dat wordt waargenomen, en de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. De frequentie is uiteraard ook van grote invloed.

Note : weet je helemaal niet om welke waarde het in jouw geval gaat klik dan eens op de onderstaande plaatjes.

klik op deze afbeelding

klik op deze afbeelding

Meer van deze grafieken vind je terug in een erg mooie pdf file, klik hier De file is afkomstig van http://www.emc.york.ac.uk/

Systeemruisgetal FT : dit vindt men uit de ruis en versterkingsfactoren. Het is afhankelijk van de positie in een keten. Stel, je hebt een antenne met daaraan gekoppeld bijvoorbeeld 25 meter coaxlijn, indien je nu een preamp tussen coaxlijn en trx plaatst levert dit een verschil op ten opzichte van een andere situatie, namelijk waar je die preamp in de mast bij de antennes monteert : het ruisgetal zal bijvoorbeeld respectievelijk 4.15 en 1.35 dB bedragen. Zie je kans om ook nog de 'eerste trap' van je ontvanger in de mast te monteren dan kan het zelfs 1.15 dB worden, dat is zeer goed. Heb je helemaal niets in de mast en ook niet bij je ontvanger 'ertussen' zitten dan kan FT oplopen tot bijvoorbeeld 7 dB ..... dat is niet erg goed. Een verschil van 7 - 1.35 ( preamp in de mast ) = 5.65 dB is een niet te verwaarlozen deel.

Invullen in de juiste volgorde : bijvoorbeeld

1 - preamp ( in de mast )
2 - coaxkabel
3 - eerste trap ontvanger ( ontvangeringang )

Dus invullen in de volgorde van uw configuratie. Merk op dat het systeemruisgetal FT ongunstig uitvalt wanneer de preamp bij de ontvangeringang wordt gemonteerd en niet boven in de mast ..... Met name bij lange coaxkabels treedt het effect meer en meer op.

Invullen ( aansluitend ) van boven naar beneden :

als bijvoorbeeld de preamp ( trap 1 ) in uw systeem niet bestaat, slaat u deze gewoon over. Plaats in beide vakjes ( van trap 1 ) nu het cijfer een ( 1 ). Met betrekking tot het aansluitend invullen : in een HF keten mogen geen onderbrekingen optreden, in de invoer van dit script ook niet. Zijn de gevraagde gegevens helemaal niet voorhanden vul dan voor alle trappen het cijfer een ( 1 ) in. Realiseer je dat je systeemruisgetal FT door het JS nu met 0 dB verrekend wordt.

Note : voor het bovenstaande ( script, defaultwaarden ) werd uitgegaan van een coaxkabel waarbij voor de gegeven situatie en lengte ( 25 meter ) een ruisfactor geldt van 2 en een versterking van - 3 dB, een preamp met respectievelijk 1.23 en circa 14 dB en een ontvangeringang met 2 en 10 dB. Vanwege de plaats in de keten wordt de waarde van 10 dB niet verrekend, default is een ( 1 ).

Toelichting ALON / ALAT, squint en nog iets over skewed design yagi's :

met behulp van de ALON / ALAT waarden kan soms ( als aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan ) de 'attitude', de 'orientatie' ( stand ) van de satelliet bepaald worden. Als nu de squint hoek bekend is kan worden bepaald wat voor soort polarisatie er bij een gegeven configuratie voor een satellietantenne mogelijk kan optreden : bij Turnstiles waarmee sommige satellieten zijn uitgerust kan bij het ontvangende station bijvoorbeeld circulaire ( squint = 0 graden ), lineaire ( squint = 90 graden ) of ellipsvormige ( squint = '2 maal' 45 graden ) polarisatie optreden ..... Uiteraard gaat het bij gebruikelijk uitrichten goed.

squint = '2 maal' 45 graden

Hiermee wordt bedoeld dat indien de antenne zich in een XYZ coordinatenstelsel bevindt er nu twee hoeken van elk 45 graden zijn, namelijk tussen de zendrichting ( Z ) en de X en Y as.

Wat bijvoorbeeld ook kan is dat een uitgezonden RHCP signaal vanaf de aarde door de satellietantenne als LHCP gezien wordt. Een RHCP helixantenne aan de satellietzijde zou dan geen signaal zien. Een voorbeeld : als bij een skewed design dubbele yagi geldt : sin a = ( L1 - L2 ) / d dan zal bij d = 1 lambda en L1 - L2 = 0 ( L1 = L2 ), a = 0 graden, alles goed zijn. De satelliet ontvangt gewoon RHCP. Bij L1 - L2 = 0.25 lambda zal a = 14.5 graden zijn. Als de antenne 14.5 graad afwijkt van de gewenste richting dan zal de satelliet een LP ( lineair ) signaal zien. Immers bij lambda = 0.25 geldt dat op de ene beam het uitgezonden signaal 90 graden in fase is verschoven ten opzichte van het uitgezonden signaal op de andere ( tweede ) beam ! Als de antenne 29 graden afwijkt zal de satelliet een LHCP signaal zien ! Immers bij lambda = 0.5 geldt dat op de ene beam het uitgezonden signaal 180 graden in fase is verschoven ten opzichte van het uitgezonden signaal op de andere ( tweede ) beam. Als je het eens berekent voor andere waarden van d zul je constateren dat naarmate de twee booms verder van elkaar verwijderd zijn de 'typische' hoeken a steeds kleiner worden bij dezelfde afwijkende effecten, als boven omschreven. Zo zijn er nog meer mogelijkheden. Hoe dan ook, bij de canted turnstile arrangement ( satelliet ) spelen deze zaken ook. Je zal niet altijd een mooi ( RHCP ) signaal ontvangen, als het tegenzit, zelfs bijna helemaal niet. Dan is het geen slechte zaak om goed voorbereid te zijn .....

Opmerking : sin a = ( L1 - L2 ) / d ofwel L1 - L2 = + / - d sin a : satelliet handboek voor zendamateurs ( ARRL Satellite Handbook ISBN 0-87259-658-3 zie ook figuur 9-12 ). Bovenstaand voorbeeld is hieruit afkomstig : d is de afstand tussen de twee yagi's en L1 - L2 is de afwijking in lambda die ontstaat bij fout uitrichten. L1 en L2 zijn de respectievelijke afstanden tussen de satelliet en antennedeel 1 en 2 ( de twee yagi's ) van de combi antenne.

Tevens zal nu iets duidelijker zijn waarom in bepaalde gevallen een gewone kruisyagi beter kan functioneren dan een skewed design uitvoering. Een kruisyagi is vaak aan te bevelen voor die situaties waar bijvoorbeeld niet altijd zeer goed uitgericht kan worden .....

Slot : voor hun die nu ernstig vertwijfeld zouden zijn : met betrekking tot de ontvangst van de Delfi-C3 TLM zal een vast opgestelde twee meter vertical mogelijk al goed kunnen werken. 55 73 ((-,O)) PC1L CopyRight © PC1L 2007

     
     

Voor de liefhebber : dit is de ( basis ) formule, samengesteld uit de formules, genoemd in het Satellite HandBook, ARRL, in dit JS toegepast :

[(Psatoutput+GainSatAntenna+GainGroundAntenna)-10log{(4.pi.rho.f/300)kwadraat}]-10log[k.{(Tamb.10totdemachtFT/10-1)+Tsky}.B]

ofwel :

{(Psatoutput+GainSatAntenna+GainGroundAntenna)-(32.4+20logf+20logrho)}-
[10logk+10log{(Tamb.10totdemachtFT/10-1)+Tsky}+10logB]

waarin ( 1 ) :

fT=f1+{(f2-1)/G1}+{(f3-1)/G1.G2}+ ..... FT = 10 log fT

waarin ( 2 ) :

k = Boltzmann constante = 1.38 maal 10 de macht -20 = 0,0000000000000000000138
Teff = uw effectieve systeemtemperatuur
B = uw ontvangerbandbreedte in Hz
FT = uw systeemruisgetal

en omgezet in JS ( part of ) :

<script type="text/javascript"> function calculatedBm ( form ) { result = ( parseFloat ( form.aa.value ) + parseFloat ( form.bb.value ) - parseFloat ( ( 32.4 + ( 20 * ( Math.LOG10E * Math.log ( form.satf.value ) ) ) + ( 20 * ( Math.LOG10E * Math.log ( form.sla.value ) ) ) ) ) + parseFloat ( form.dd.value ) ) - ( ( 10 * ( Math.LOG10E * Math.log( 0.0000000000000000000138 ) ) ) + ( 10 * ( Math.LOG10E * Math.log ( form.frequency.value ) ) ) + ( 10 * ( Math.LOG10E * Math.log ( ( parseFloat ( form.at.value ) ) * ( ( Math.pow (10,( ( 10 * ( Math.LOG10E * Math.log ( ( parseFloat ( form.f1.value ) ) + ( ( parseFloat ( form.f2.value ) - 1 ) / ( parseFloat ( form.G1.value ) ) + ( ( parseFloat ( form.f3.value ) - 1 ) ) / ( parseFloat ( form.G1.value ) * parseFloat ( form.G2.value ) ) ) ) ) ) / 10 ) ) ) - 1 ) + ( parseFloat ( form.pout.value ) ) ) ) ) ) ; form.dBm.value = Math.round ( result * 100000 ) / 100000;
} </script>