H4.2 Fünf Strategien der Doppler-Korrektur
Niveau: K4 Satellitenbetrieb (Anwenden)
Zeitbedarf: ca. 35 Minuten
Einstiegsfrage:
Du musst zwei Frequenzen gleichzeitig kontrollieren, die beide wandern. Welche drehst du nach – und was passiert mit der anderen?
Was korrigiert werden muss
Aus H4.1 weisst du: Der Uplink und der Downlink verschieben sich beide. Die höhere Frequenz verschiebt sich stärker.
Jede Strategie entscheidet, welche Frequenz du nachführst. Was du nicht korrigierst, bleibt als Restverschiebung übrig. Sie zeigt sich entweder in deinem Empfänger oder als Wandern deines Signals im Transponder.
Die fünf Strategien
Strategie 1: Nur den Uplink korrigieren
Du führst den Sender nach, der Empfänger bleibt fest. Dein Signal steht im Transponder still. Im eigenen Empfänger wandert aber alles um den Downlink-Doppler. Zum Hören stimmst du mit dem VFO oder dem Clarifier/RIT nach.
Strategie 2: Nur den Downlink korrigieren
Du führst den Empfänger nach, der Sender bleibt fest. Du hörst stabil. Dein Signal wandert aber im Transponder um den Uplink-Doppler. Deine QSO-Partner müssen dir folgen.
Strategie 3: Uplink und Downlink korrigieren
Du führst beide Frequenzen nach. Dein Signal steht für alle still, und du hörst stabil. Von Hand ist das schwierig. Meist übernimmt das eine Stationsautomation mit Rechner (siehe H4.4).
Strategie 4: Immer das höhere Band korrigieren
Du korrigierst nur das Band mit dem grösseren Doppler. Im Mode V/U ist das der Downlink auf 435 MHz, im Mode U/V der Uplink auf 435 MHz. Übrig bleibt der kleinere Doppler des tieferen Bandes.
Strategie 5: Kanalspeicher bei FM-Satelliten
Du programmierst vor dem Überflug mehrere Speicherplätze von AOS bis LOS. Während des Überflugs schaltest du von Kanal zu Kanal. Zwischen zwei Wechseln bleibt ein kleiner Fehler. FM verträgt ihn. Ein fertiges Beispiel ist das Easysat-Konzept in H4.3.
Die fünf Strategien der Doppler-Korrektur und ihre Restverschiebung (Beispiel bei AOS)
| Strategie | Du korrigierst | Fest bleibt | Restverschiebung Mode V/U | Restverschiebung Mode U/V | Folge im Betrieb |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 · Nur Uplink | den Sender ( Uplink) | der Empfänger | 9,7 kHz im eigenen Empfänger (Downlink-Doppler) | 3,2 kHz im eigenen Empfänger | Dein Signal steht im Transponder fest. Zum Hören musst du trotzdem nachstimmen, z. B. mit dem Clarifier. |
| 2 · Nur Downlink | den Empfänger ( Downlink) | der Sender | 3,2 kHz: dein Signal wandert im Transponder (Uplink-Doppler) | 9,7 kHz: dein Signal wandert im Transponder | Du hörst stabil. Für alle anderen wandert dein Signal. |
| 3 · Beide | Sender und Empfänger | nichts | ≈ 0 kHz (nur Fehler der Korrektur) | ≈ 0 kHz | Dein Signal steht für alle still. Braucht Stationsautomation oder viel Übung. |
| 4 · Immer das höhere Band | V/U: den Downlink; U/V: den Uplink | das tiefere Band | 3,2 kHz (Doppler des tieferen Bandes) | 3,2 kHz (Doppler des tieferen Bandes) | Der grössere Fehler ist weg. Eine Hand am VFO genügt. |
| 5 · Kanalspeicher (FM) | in Kanalschritten von AOS bis LOS | die Frequenz zwischen zwei Kanalwechseln | ≤ 2,5 kHz im gestuften Band (Schritt 5 kHz); der Uplink-Doppler von 3,2 kHz bleibt | ≤ 2,5 kHz im gestuften Band; der Downlink-Doppler von 3,2 kHz bleibt | Einfach und ohne Rechner. Nur für FM-Satelliten. |
Beispielwerte nachgerechnet für einen Überflug mit 62° maximaler Elevation (Radialgeschwindigkeit bei AOS 6,64 km/s). V/U: Uplink 145,850 MHz, Downlink 435,860 MHz. U/V: dieselben Frequenzen vertauscht. Die Strategien stammen aus der Folie «Unterschiedliche Strategien Dopplerkorrektur» (Michael Lipp).
Wie gross ist die Restverschiebung?
Die Grafik vergleicht die Strategien bei AOS. Dort ist die Verschiebung am grössten. Am TCA ist sie bei allen Strategien null.
Grafik: Restverschiebung bei AOS für einen Überflug mit 62° maximaler Elevation. Blau ausgefüllt = Mode V/U, orange schraffiert = Mode U/V. Strategie 5 zeigt den grössten Fehler im gestuften Band (halbe Schrittweite).
Strategie 1 lässt im Mode V/U den grossen Fehler von fast 10 kHz stehen. Strategie 4 lässt in beiden Modes nur rund 3 kHz übrig. Darum ist sie die beste Wahl, wenn du nur eine Frequenz nachführen kannst.
Welche Strategie wählst du?
Drei Fragen helfen dir bei der Wahl:
- Welcher Satellit? FM-Satellit oder Linear-Transponder mit SSB und CW?
- Welche Ausrüstung? Kann ein Rechner beide Frequenzen steuern? Kannst du im Vollduplex senden und gleichzeitig hören?
- Welcher Überflug? Ein hoher Überflug verlangt am TCA schnelles Nachstimmen.
Daraus ergeben sich typische Fälle:
- Rechnergesteuerte Station mit Rückmeldung an den Rechner: Strategie 3.
- Linear-Transponder, Korrektur von Hand: Strategie 4. Den Rest führst du mit dem VFO nach.
- FM-Satellit mit Handfunkgeräten ohne Rechner: Strategie 5.
Hinweis: Es gibt keine Strategie, die immer richtig ist. Wichtig ist, dass du weisst, was deine Strategie übrig lässt. Mehr dazu in H4.4 Regeln und Empfehlungen.
Simulator-Aufgabe: Restverschiebung je Strategie
Rechne für jede Strategie die Restverschiebung aus und prüfe sie im Orbit- und Linkbudget-Simulator [LINK: Simulator]. Du liest dazu bei AOS die Messwerte «Doppler Up / Down» ab.
Richtwerte im Mode V/U bei AOS eines Überflugs mit mindestens 30° Elevation: Strategie 1 rund 9,5 kHz, Strategie 2 und 4 rund 3,2 kHz, Strategie 3 null, Strategie 5 höchstens 2,5 kHz im gestuften Band.
Simulator-Aufgabe H4.2: Restverschiebung je Strategie bei AOS prüfen
| Nr. | Schritt im Simulator | Feld | Wert / Aktion | Erwartetes Ergebnis | Toleranz |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 · Orbit wählen / 2 · Position Bodenstation | Preset / Locator | LEO / JN47 + «Position berechnen» | wie Aufgabe H4.1 | – |
| 2 | 3 · Satellit: Ausrichtung und Mode | RX (Uplink) / TX (Downlink) Frequenz (MHz) | 145.900 / 435.500 | Mode V/U | – |
| 3 | Verlauf der nächsten 24 h | Auswahl | Elevation (°) | Überflug mit Maximum ≥ 30° auswählen | – |
| 4 | Zeitsteuerung | Zeitraffer, ▶, Pause | ×60 bis kurz vor diesen AOS, dann Pause und mit ×10 und ▶ schrittweise bis Elevation 0° bis 1° | Messwerte (aktueller Zeitpunkt) zeigen den Satelliten knapp über dem Horizont | – |
| 5 | Messwerte | Doppler Up / Down | ablesen | +3,1 bis +3,25 / +9,3 bis +9,7 kHz | ± 0,15 / ± 0,3 kHz |
| 6 | Auswertung | Strategie 1 (nur Uplink) | Rest = |Doppler Down| | 9,3 bis 9,7 kHz | ± 0,3 kHz |
| 7 | Auswertung | Strategie 2 (nur Downlink) | Rest = |Doppler Up| | 3,1 bis 3,25 kHz | ± 0,15 kHz |
| 8 | Auswertung | Strategie 3 (beide) | Rest = 0 | 0 kHz | – |
| 9 | Auswertung | Strategie 4 (höheres Band = Downlink) | Rest = |Doppler Up| | 3,1 bis 3,25 kHz | ± 0,15 kHz |
| 10 | Auswertung | Strategie 5 (FM, Kanäle im 5-kHz-Raster) | Rest im Downlink ≤ halbe Schrittweite | ≤ 2,5 kHz; Uplink-Rest = |Doppler Up| | – |
| 11 | 3 · Satellit: Ausrichtung und Mode | RX (Uplink) / TX (Downlink) Frequenz (MHz) | 435.500 / 145.900 (Mode U/V), Zeitpunkt beibehalten | Doppler Up / Down ≈ +9,5 / +3,2 kHz; Strategie 1 → 3,2 kHz, Strategie 2 → 9,5 kHz, Strategie 4 (jetzt Uplink) → 3,2 kHz | ± 0,3 kHz |
| 12 | Zeitsteuerung | ▶ | bis zum Elevationsmaximum (TCA) | Doppler Up / Down ≈ 0 kHz: alle Strategien ohne Rest | ± 0,3 kHz |
Sollwerte nachgerechnet mit dem Bahnmodell des Simulators (Python-Nachbau, Überflüge mit 30° bis 81° maximaler Elevation). Die Restverschiebung ist ein Betrag; ihr Vorzeichen wechselt am TCA.
Kontrollfrage: Du arbeitest im Mode U/V (Uplink 435,860 MHz, Downlink 145,850 MHz) und kannst nur einen VFO nachführen. Welchen korrigierst du nach Strategie 4, und welche Restverschiebung bleibt bei AOS mit v r = 6,64 km/s?
Lösung anzeigen
Das höhere Band ist im Mode U/V der Uplink auf 435 MHz. Ihn korrigierst du.
Es bleibt der Doppler des Downlinks: 145,850 MHz · 6,64 km/s ÷ 299 792 km/s ≈ 3,23 kHz.
Im Mode V/U wäre das höhere Band der Downlink. Die Restverschiebung wäre dann der Uplink-Doppler – ebenfalls rund 3,2 kHz.
Merksatz:
Was du nicht korrigierst, bleibt als Restverschiebung stehen. Wer nur eine Frequenz nachführen kann, korrigiert das höhere Band. Wer beide korrigiert, steht für alle still.
Formeln: Restverschiebung je Strategie
- R 1 … R 5: Restverschiebung der Strategien 1 bis 5 in Hz (Betrag)
- Δf U, Δf D: Doppler-Verschiebung von Uplink und Downlink in Hz (siehe H4.1)
- f tief: Frequenz des tieferen Bandes in Hz; v r: Radialgeschwindigkeit in m/s; c = 299 792 458 m/s
- s: Schrittweite der Kanalspeicher in Hz (Easysat: 5 kHz, also R 5 ≤ 2,5 kHz im gestuften Band)
- Beispiel V/U bei AOS (v r = 6,64 km/s): R 1 = 9,7 kHz, R 2 = R 4 = 3,2 kHz
Mini Selbsttest
Mini-Selbsttest
Querverweise:
Doppler-Grundlagen im Überflug: H4.1. FM-Kanalliste: H4.3 Das Easysat-Konzept. Regeln für den Betrieb: H4.4.