H3.3 Peilen und Nachführen
Niveau: Anwenden (K4)
Zeitbedarf: ca. 35 Minuten
Einstiegsfrage:
Ein Satellit überquert deinen Himmel in gut zehn Minuten. Wie oft musst du deine Handantenne in dieser Zeit neu ausrichten?
Überflugdaten beschaffen
Eine Tracking-Software berechnet aus aktuellen Bahnelementen (Keplerelementen), wann der Satellit wo am Himmel steht. Sie zeigt dir für jede Minute Azimut und Elevation.
Der Azimut ist die Himmelsrichtung, gemessen von Norden über Osten (0° bis 360°). Die Elevation ist der Winkel über dem Horizont (0° bis 90°).
Online gibt es zum Beispiel die Überflugvorhersage der AMSAT oder N2YO. Für unterwegs ist eine Offline-Lösung besser, weil es in den Bergen oft kein Netz gibt.
Offline-Programme gibt es für alle gängigen Systeme, zum Beispiel Gpredict (Linux, Windows, macOS) oder Look4Sat (Android). [PRÜFEN: aktuelle Programme für Windows und iOS als Beispiele ergänzen.] Lade die Bahnelemente zu Hause frisch herunter.
Überflug beurteilen
Bevor du losgehst, prüfe den Überflug mit vier Fragen:
- Ist der Satellit überhaupt hörbar, oder verdecken Häuser oder Berge den Horizont in seiner Richtung?
- Kommt der Satellit aus dem Erdschatten (Eklipse) oder aus der Sonne? Manche Satelliten sind im Erdschatten abgeschaltet.
- Wie lange wird der Satellit hörbar sein?
- Fliegt gleichzeitig ein zweiter interessanter Satellit über deinen Standort?
Kompass und Stativ
Für den Azimut brauchst du die Nordrichtung. Ein einfacher Kompass genügt.
Halte den Kompass fern von Eisen, Magneten und Lautsprechern. Auto, Stativ und Funkgerät lenken die Nadel ab. Lies ihn einige Meter entfernt ab.
Der Kompass zeigt magnetisch Nord. In der Schweiz liegt diese Richtung zurzeit wenige Grad östlich von geografisch Nord. [PRÜFEN: Missweisung für die Schweiz 2026 mit amtlicher Quelle angeben, z. B. swisstopo oder NOAA.] Für eine Handantenne spielt das kaum eine Rolle.
Markiere die Himmelsrichtungen am Boden, zum Beispiel mit vier Steinen. Dann findest du den AOS-Azimut schnell wieder.
Ein Fotostativ entlastet deinen Arm. Viele Handantennen haben dafür ein Gewinde. Am Stativkopf stellst du den Azimut ein, durch Kippen die Elevation.
Die Antenne auf den Satelliten richten
Richte die Antenne vor dem AOS auf den AOS-Azimut, knapp über den Horizont.
Folge dann deinem Zeitplan. Die Feinkorrektur machst du nach Gehör: Drehe leicht hin und her, bis das Signal am stärksten ist.
Bei hohen Überflügen zieht der Satellit fast über deinen Kopf. Von Hand kippst du die Antenne dann über den Zenit nach hinten, statt dich ganz umzudrehen.
- Zeit ab AOS
- –
- Azimut
- –
- Elevation
- –
- Richtungsänderung
- –
- Nachführen etwa alle
- –
Berechnet für eine Kreisbahn in 500 km Höhe (Modell ohne Erdrotation). Grüne Linie: Blickrichtung der Antenne von oben gesehen. «Nachführen etwa alle»: Zeit, bis der Satellit 20° aus der Antennenrichtung gewandert ist (Annahme: halbe Öffnungsbreite einer kleinen Handyagi).
Polarisation nachführen
Eine Handyagi ist linear polarisiert. Die Antennen vieler Satelliten sind linear oder zirkular polarisiert, zum Beispiel RHCP.
Der Verlust zwischen zwei ganz gegensätzlichen Polarisationen beträgt mehr als 20 dB. Zwischen zirkularer und linearer Polarisation sind es 3 dB.
Da der Satellit sich dreht und seine Lage ändert, ändert sich auch die Polarisation während des Überflugs. Drehe deine Antenne um ihre Längsachse, bis das Signal am stärksten ist. Wiederhole das, wenn das Signal schwächer wird.
Ein Zeitplan für den Überflug
Schreibe vor dem Überflug einen Zeitplan. Er enthält mindestens AOS, TCA und LOS mit Uhrzeit, Azimut und Elevation, besser eine Zeile pro Minute.
Notiere dazu, was du wann tust. So bleibt dir in der hektischen Passmitte der Kopf frei für das Nachführen und die Verbindung.
Beispiel: Zeitplan eines Überflugs mit 60° grösster Elevation (berechnet, Kreisbahn 500 km)
| Zeit (T = Passmitte) | Azimut | Elevation | Was du tust |
|---|---|---|---|
| AOS (T −5:45) | 6° | 0° | Satellit taucht am Horizont auf |
| T −5:00 | 7° | 3° | Antenne auf AOS-Azimut, flach über dem Horizont; Empfänger auf Downlink |
| T −4:00 | 9° | 8° | Satellit hörbar? Polarisation drehen, bis das Signal am stärksten ist |
| T −3:00 | 12° | 14° | rufen, kurz bleiben; eigenes Signal im Downlink prüfen |
| T −2:00 | 17° | 24° | Antenne langsam anheben |
| T −1:00 | 32° | 42° | Passmitte naht: jetzt mehrmals pro Minute nachführen |
| TCA (T 0:00) | 90° | 60° | grösste Elevation, schnellste Bewegung |
| T +1:00 | 148° | 42° | Antenne zügig nach Süden schwenken, Polarisation nachstellen |
| T +2:00 | 163° | 24° | Doppler: Downlink-Frequenz tiefer stellen |
| T +3:00 | 168° | 14° | letzte Verbindungen, Rufzeichen und Locator notieren |
| T +4:00 | 171° | 8° | Antenne flach Richtung LOS-Azimut |
| T +5:00 | 173° | 3° | Signal wird schwach, LOS kurz danach |
| LOS (T +5:45) | 174° | 0° | Satellit verschwindet; Log ergänzen |
Werte aus einem vereinfachten Modell (Kreisbahn, Erde ohne Rotation), gerundet. Echte Zeiten und Winkel liefert dir die Tracking-Software für deinen Standort. AOS = Erscheinen am Horizont, TCA = grösste Annäherung, LOS = Verschwinden.
Simulator-Aufgabe: Wie schnell muss ich nachführen?
Mit dem Simulator ([LINK: Simulator]) betrachtest du den Verlauf von Azimut und Elevation eines Überflugs. Daraus leitest du ab, wie schnell du die Antenne nachführen musst.
Trage die Werte aus der ersten Tabelle von Hand ein. Notiere bei jedem Schritt Azimut und Elevation. Berechne dann für jede Minute die Richtungsänderung mit der Formel unten.
Simulator-Aufgabe: Eingaben
| Schritt | Feld | Wert |
|---|---|---|
| 1 Orbit wählen | Preset | LEO sonnensynchron |
| 1 Orbit wählen | Bahnhöhe (Perigäum und Apogäum gleich) | 500 km [PRÜFEN: genaue Feldbezeichnung im Simulator] |
| 2 Position Bodenstation | Locator | JN47GI, dann «Position berechnen» (ergibt ca. 47.35° N, 8.54° E) |
| Zeitsteuerung | Zeitraffer | 60 s pro Schritt; Simulation anhalten und mit der Pfeiltaste vorwärts schalten |
| Messwerte | Azimut, Elevation | bei jedem Schritt notieren, vom AOS bis zum LOS |
| Messwerte | Überflug wählen | den ersten Überflug mit grösster Elevation zwischen 25° und 70°; sonst zum nächsten weiterschalten |
Der Simulator startet eine Minute vor dem ersten AOS. [PRÜFEN: Werden Azimut und Elevation in den Messwerten angezeigt?]
Richtwerte: Bei einem Überflug bis etwa 60° ändert sich die Richtung in der Passmitte um rund 40° pro Minute, am Horizont nur um rund 5° pro Minute.
Simulator-Aufgabe: erwartete Ergebnisse
| Grösse | Überflug bis ca. 30° | Überflug bis ca. 60° | Toleranz |
|---|---|---|---|
| Dauer AOS bis LOS | ca. 11.0 min | ca. 11.5 min | ± 1.5 min |
| grösste Richtungsänderung pro Minute (Passmitte) | 27 bis 28° pro Minute | 39 bis 44° pro Minute | ± 15 % |
| grösste Azimutänderung pro Minute | 30 bis 32° | 58 bis 77° | ± 15 % |
| grösste Elevationsänderung pro Minute | 7 bis 8° | 18 bis 22° | ± 15 % |
| Richtungsänderung in der ersten Minute nach AOS | 5 bis 7° | 4 bis 6° | ± 2° |
| Nachführintervall in der Passmitte bei ± 20° (Annahme) | ca. 43 s | ca. 27 bis 30 s | ± 15 % |
Aus Formeln berechnet (Kreisbahn 500 km, Erde ohne Rotation, Ablesung im Minutentakt), im Simulator zu prüfen. Die Bereiche entstehen, weil die Ablesezeitpunkte nicht genau auf die Passmitte fallen. Die Azimutänderung wird bei hohen Überflügen sehr gross, weil der Satellit nahe am Zenit vorbeizieht.
Kontrollfrage: In deiner Simulator-Tabelle ändert sich die Richtung in der ersten Minute nach AOS nur um etwa 5°, in der Passmitte aber um über 40°. Was bedeutet das für das Nachführen von Hand?
Lösung anzeigen
Am Anfang und am Ende des Überflugs reicht es, die Antenne etwa einmal pro Minute nachzustellen. In der Passmitte musst du sie fast laufend bewegen, bei ± 20° Toleranz etwa alle 30 Sekunden.
Plane deshalb für die Passmitte keine Notizen oder Frequenzwechsel ein. Erledige das, wenn der Satellit tief steht.
Bei hohen Überflügen ändert sich der Azimut nahe am Zenit sehr schnell. Von Hand kippst du die Antenne dann einfach über den Kopf, statt dich ganz umzudrehen.
Merksatz:
Am Horizont bewegt sich der Satellit langsam, in der Passmitte schnell. Ein Zeitplan mit Azimut und Elevation pro Minute sagt dir, wann du ruhig arbeiten kannst und wann du laufend nachführen musst.
Nachführrate und Nachführintervall
- Δθ: Richtungsänderung zwischen zwei Ablesungen in Grad
- ΔAz, ΔEl: Änderung von Azimut und Elevation in Grad; El: mittlere Elevation der beiden Ablesungen
- Δt: Zeit zwischen den Ablesungen in Minuten
- ω: Nachführrate in Grad pro Minute
- θ ½: zulässige Abweichung in Grad, etwa die halbe Öffnungsbreite der Antenne (Annahme für eine kleine Handyagi: 20°)
- t nach: Zeit bis zum nächsten Nachführen in Minuten
Beispiel: Ablesungen 31.9°/41.7° und 90.0°/60.0° im Abstand von 1 min ergeben Δθ ≈ 41° und ω ≈ 41° pro Minute. Mit θ ½ = 20° folgt t nach ≈ 0.49 min ≈ 29 s.
Mini Selbsttest
Mini-Selbsttest
Praxisaufgabe: Checkliste Portable
Plane einen eigenen Portabeleinsatz für einen Überflug von 15 Minuten (AOS bis LOS). So lange dauert ein Überflug zum Beispiel bei einer Bahnhöhe um 800 km.
- Packliste: Schreibe auf, was du mitnimmst. Denke an Antenne, Funkgeräte, Kabel und Adapter, Stromversorgung und Reserve, Kopfhörer, Kompass, Stativ, Zeitplan, Uhr, Schreibzeug oder Aufnahmegerät und Wetterschutz.
- Ablaufplan: Schreibe für die Zeit vom Aufbau bis zum Abbau auf, was du wann tust. Plane mindestens diese Zeitpunkte: 30 Minuten vor AOS, 10 Minuten vor AOS, 2 Minuten vor AOS, AOS, TCA, LOS und danach.