AMSAT-HB ist Kollektivmitglied der USKA

V2.3 Manuelle Doppler-Korrektur

Niveau: K5 Analysieren

Zeitbedarf: ca. 50 Minuten

Einstiegsfrage:
Du hörst deinen QSO-Partner perfekt. Zwei Minuten später ist er weg oder klingt verzerrt. Wer hat sich bewegt?

Doppler auf dem Lineartransponder

Der Satellit bewegt sich. Der Doppler-Effekt verschiebt deshalb Uplink und Downlink laufend. Auf einem Lineartransponder musst du diese Verschiebung selbst ausgleichen.

Die Verschiebung ist proportional zur Frequenz. Auf 70 cm ist sie etwa dreimal so gross wie auf 2 m. Bei AOS ist die Frequenz zu hoch, bei LOS zu tief.

Am schnellsten ändert sich der Doppler rund um TCA, also bei der grössten Annäherung. Je höher der Überflug, desto steiler ist der Wechsel. Die Folie mit Kurven von VK3JED zeigt das für Überflüge mit 11°, 20°, 47° und 89° Elevation.

Ablauf der manuellen Doppler-Korrektur Fünf Schritte untereinander: 1. Vor AOS Frequenzpaarung einstellen. 2. Bei AOS die Bake hören. 3. CW senden und den Uplink um plus minus 5 kHz verstellen, Downlink fest. 4. Für SSB den VFO um plus 2,5 kHz für LSB korrigieren. 5. Während des QSO nachführen, am meisten rund um TCA. 1. Vor AOS Frequenzpaarung am TRX einstellen 2. Bei AOS Bake hören: Ist der Satellit in Betrieb? 3. Signal suchen CW senden, Uplink ±5 kHz am VFO, Downlink fest 4. Auf SSB wechseln VFO +2,5 kHz für LSB, nach Gehör fein 5. Während des QSO nachführen, am meisten rund um TCA

Ablauf nach Folie 21 der USKA Academy 2017 («Operating», HB9WDF). Eigene Grafik.

Strategien und Regeln

Es gibt fünf Strategien: nur Uplink korrigieren, nur Downlink, beide, immer das höhere Band (grösserer Doppler) oder bei FM-Satelliten Kanalpaare von AOS bis LOS speichern.

Dazu drei Regeln:

  1. Es gibt keine einheitliche, festgeschriebene Regel zur Doppler-Kompensation.
  2. Dein QSO-Partner verwendet meistens eine andere Strategie als du.
  3. Voll-Duplex ist die Voraussetzung, um mit dem Doppler erfolgreich umzugehen.

Zwei Stationen an verschiedenen Orten erleben den Doppler ausserdem zu verschiedenen Zeiten. Eine Station nördlich und eine südlich der Bahn müssen zeitweise in entgegengesetzte Richtungen korrigieren.

Automatisch oder von Hand

Eine Stationsautomation korrigiert den Doppler fortlaufend, und du kannst trotzdem jederzeit von Hand eingreifen. Heute erledigen Tracking-Programme das über die CAT-Schnittstelle des Transceivers 

Ältere Satelliten-Transceiver wie der FT-736 können keinen Status an den Rechner zurückmelden. Dann überschreibt die Automation jeden Handgriff am VFO und der Transceiver tut nur, was das Trackingprogramm sagt.

Wer nur von Hand korrigieren kann, speichert bei FM-Satelliten Kanalpaare von AOS bis LOS. Bei Lineartranspondern geht das nur begrenzt, nämlich wenn du den Downlink mit einem Clarifier nachstellen kannst.

Schritt für Schritt: das eigene Signal finden

  1. Stelle die Frequenzpaarung schon vor AOS so gut wie möglich am Transceiver ein. Rechne dazu mit der Summe des invertierenden Transponders (V2.1).
  2. Prüfe bei AOS zuerst, ob der Satellit in Betrieb ist. Hörst du die Bake?
  3. Sende ein CW-Signal und verstelle den Uplink am VFO um bis zu ±5 kHz, bis du dein eigenes Signal zurückhörst. Den Downlink lässt du dabei fest.
  4. Für ein SSB-QSO korrigierst du den VFO nach dem gefundenen CW-Uplink um +2,5 kHz für LSB.
  5. Führe danach nach. Rund um TCA brauchst du am meisten Korrekturen.

Hinweis: Der Wert +2,5 kHz stammt aus den Folien. Je nach Gerät und eingestellter CW-Ablage kann der beste Wert etwas abweichen. Stelle zum Schluss nach Gehör fein ein.

Wichtig: Ist schon dein CW-Signal leise, zum Beispiel bei AO-7, dann geht das SSB-Signal im Rauschen unter. SSB braucht mehr Bandbreite. Mit 2,5 kHz statt 500 Hz Empfängerbandbreite steigt das Rauschen um rund 7 dB.

Wie viel musst du nachführen?

Die Tabelle zeigt nachgerechnete Richtwerte für die LEO-Voreinstellung des Simulators. Die letzten zwei Spalten zeigen, wie schnell dein eigenes Signal im Empfänger wandert, wenn du gar nichts korrigierst.

Doppler-Richtwerte: LEO 550 km (Simulator-Voreinstellung), Uplink 145,9 MHz, Downlink 435,5 MHz

Max. Elevation Dauer AOS–LOS (min) Doppler bei AOS, 435,5 MHz (kHz) Doppler bei AOS, 145,9 MHz (kHz) Max. Änderung Downlink bei TCA (kHz/min) Drift eigenes Signal, invertierend (kHz/min) Drift eigenes Signal, nicht invertierend (kHz/min)
10° 9,4 +7,6 +2,6 2,5 1,6 3,3
20° 11,0 +9,1 +3,0 3,5 2,3 4,7
30° 11,6 +9,6 +3,2 4,6 3,1 6,2
45° 12,0 +10,0 +3,3 6,1 4,1 8,2
60° 12,1 +10,1 +3,4 7,4 4,9 9,8
90° 12,2 +10,1 +3,4 8,4 5,6 11,2

Eigene Berechnung (Python): Kreisbahn, Erddrehung vernachlässigt, Mindestelevation 0°. Bei LOS haben die Doppler-Werte dasselbe Mass mit umgekehrtem Vorzeichen. Im Simulator können die Werte wegen J2-Störung und Erddrehung um einige Prozent abweichen.

Simulator-Aufgabe: Nachführbedarf abschätzen

Du liest im Simulator den Doppler-Verlauf eines Überflugs ab und bestimmst daraus, wie viele kHz pro Minute du nachführen musst. Danach beobachtest du die Strategie «Beide manuell».

Richtwerte: Bei AOS ändert sich der Downlink-Doppler auf 435,5 MHz um weniger als 1 kHz pro Minute. Bei TCA sind es je nach Elevation 2,5 bis 8,4 kHz pro Minute.

Simulator-Aufgabe V2.3: Eingabe → erwartetes Ergebnis → Toleranz

Nr. Eingabe im Simulator (Schritt, Feld, Wert) Erwartetes Ergebnis Toleranz
A1 1 Orbit wählen: «LEO»; 2 Locator der eigenen Station; 3 «RX (Uplink) Frequenz» 145.900 und «TX (Downlink) Frequenz» 435.500 (Standard); «Neustart» (Start 1 min vor AOS) Satellit knapp unter dem Horizont –
A2 Zeitraffer ×60, «Pause»; mit ▶ jeweils 60 s vorwärts; bei jedem Schritt «Doppler Up / Down» und «Elevation / Azimut» notieren Bei AOS Downlink etwa +7,6 bis +10,1 kHz, Uplink etwa +2,6 bis +3,4 kHz (je nach max. Elevation) ± 10 %
A3 Aus der Liste die Änderung des Downlink-Dopplers pro Minute berechnen; grössten Wert suchen Grösster Wert rund um TCA; Wert gemäss Tabelle V2.3-B2 für die abgelesene max. Elevation (z. B. 45° → 6,1 kHz/min) ± 15 %
A4 Dasselbe für den Uplink Etwa ein Drittel des Downlink-Werts (145,9 / 435,5 = 0,34) ± 15 %
B1 Doppler-Steuerung: Strategie «Beide manuell», Transponder «Invertierend»; bei AOS «Auf freie Frequenz» Dein rotes Signal liegt im grünen RX-Fenster –
B2 Bis TCA vorwärts gehen; Messwert «Dein Signal im Empfänger (Ablage / Drift)» ablesen Drift bei TCA gemäss Tabelle (Spalte invertierend); 45° → 4,1 kHz/min ≈ 68 Hz/s ± 15 %
B3 Transponder auf «Nicht invertierend» umstellen, Drift erneut ablesen Drift etwa doppelt so gross (Faktor 581,4 / 289,6 ≈ 2,0) ± 10 %

Sollwerte aus den Formeln des Simulators (du = −f auf·v r/c, dd = −f ab·v r/c) mit Python nachgerechnet; der konkrete Überflug hängt vom Startzeitpunkt ab. Kontrollfrage: Warum hilft dir bei TCA ein feiner Abstimmschritt (z. B. 100 Hz) mehr als bei AOS?

Kontrollfrage: Du hast dein CW-Signal auf FO-29 mit dem Uplink-VFO auf 145,9620 MHz gefunden. Auf welche Frequenz stellst du den VFO für dein SSB-QSO in LSB? Und warum hilft bei TCA ein feiner Abstimmschritt mehr als bei AOS?

Lösung anzeigen

145,9620 MHz + 2,5 kHz = 145,9645 MHz (LSB). Danach nach Gehör fein einstellen.

Bei AOS ändert sich der Doppler nur langsam (unter 1 kHz pro Minute). Rund um TCA ändert er sich am schnellsten, je nach Überflug mehrere kHz pro Minute. Dort musst du oft und in kleinen Schritten nachführen.

Merksatz:
Erst CW suchen, dann SSB: Uplink ±5 kHz bei festem Downlink, danach +2,5 kHz für LSB. Rund um TCA musst du am meisten nachführen.

Doppler-Verschiebung

f D = − f · v r c

f D Doppler-Verschiebung in Hz; f Sendefrequenz in Hz; v r Entfernungsrate in m/s (positiv = Satellit entfernt sich); c = 299 792 458 m/s.

Nachführrate

r = Δ f D Δ t

r Nachführrate in kHz/min; Δf D Änderung der Doppler-Verschiebung in kHz; Δt Zeitspanne in min.

Rauschzunahme bei grösserer Bandbreite

Δ N = 10 · log 10 ( B SSB B CW )

ΔN Rauschzunahme in dB; B SSB, B CW Empfängerbandbreiten in Hz. Beispiel 2500 Hz / 500 Hz → rund 7 dB.

Mini Selbsttest

Mini-Selbsttest: Manuelle Doppler-Korrektur

Weiterführend

Doppler-Grundlagen findest du in Kapitel H4. Wie du dich auf einem vollen Transponder verhältst, zeigt V2.4 Betriebstechnik und Disziplin.