CAPÍTULO 9: Otros elementos necesarios para operar en satélites
Pasamos lista a unos cuantos elementos más que necesitaremos para operar cómodamente en satélites LEO en las dos modalidades V/U y U/V
Preamplificadores de antena
¿Son imprescindibles los preamplificadores de antena? Como norma general, si dispones de una bajada inferior a 10 metros de longitud en 144, e incluso si me apuras una con menos de 15 metros con un cable coaxial de bajas pérdidas, la atenuación del coaxial en recepción en los 2 m aún es muy pequeña (≈1 dB) y no vale la pena colocar un preamplificador en la antena si tienes un SDR con filtros y buena sensibilidad, pero deberías ponerlo de todas todas si tienes simplemente un RTL-2832, porque se saturará con la transmisión de 435 MHz. En UHF (figura 1), ya hay que pensar muy seriamente en que casi siempre será conveniente poner un preamplificador, sea cual sea la longitud de tu bajada.
Por poner un ejemplo: un cable RG-213 con 10 metros de longitud y una ROE algo desfavorable de 1,5:1, en 144 solamente se pierden 0,95 dB, un valor suficientemente pequeño para que sea factible la recepción de satélites con una Yagi de tamaño moderado, incluso de tan solo 3 elementos. Pero, a partir de bajadas con longitudes superiores a 30 metros, tendremos una pérdida superior a 3 dB, cifra que empieza a ser ya significativa, porque las señales de SSB disponibles en nuestro receptor no superan una relación S/N de 10-12 dB en sus mejores momentos.
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| Figura 1: El preamplificador de UHF casi siempre es imprescindible |
Y estas cifras se agravan en 435 MHz, porque las pérdidas en el coaxial por lo menos se doblan. Por poner un ejemplo, con 10 m de cable RG-213 en 435 MHz y con una ROE de tan solo 1,2 (que es fácil alcanzar por los conectores), las pérdidas ya alcanzan casi al doble o sea unos 1,55 dB. Sii la longitud del coaxial es mayor y ya alcanza los 30 m, las pérdidas en el cable ya serán de casi -5 dB, unas pérdidas notables que dificultarán la recepción si no disponemos de un preamplificador que las divida por 10 con su ganancia de +20 dB.
Así que es casi siempre imprescindible la instalación de un preamplificador de UHF (figura 12), porque las pérdidas en cualquier coaxial de bajada, por muy buena que sea su calidad, si su longitud supera los 10 metros (-1,5 dB con RG-213), las pérdidas en el coaxial en UHF suelen ser excesivas y todos esos decibelios de atenuación se convierten en mayor nivel de ruido en la recepción.
Como la FM es muy señorita y necesita un mínimo de +12 dB de relación señal/ruido para conseguir lo que se llama “full-quieting” (silenciado total del ruido de fondo), esas pérdidas pueden llegar a dificultarnos la recepción e incluso a dejarnos a dos velas. Eso implica que en UHF, en casi cualquier instalación en la que tengamos una longitud de coaxial mayor de 10 metros, sea muy aconsejable la colocación (en antena) de un preamplificador de UHF que mejore la señal recibida por la antena, antes de sufrir las pérdidas del coaxial, si queremos que nos llegue suficiente señal para demodular la FM con éxito.
Preamplificadores siempre con VOX
Por supuesto, en el caso de necesitar preamplificadores de antena, como las potencias recomendadas para satélites son relativamente bajas (10-50 W), no es necesaria la conmutación remota RX/TX de los preamplificadores mediante secuenciadores. Es suficiente escogerlos con la conmutación RX/TX automática, accionada por la propia RF, a semejanza del sistema de audio VOX (Voice Operated TX), para que detecten la transmisión de RF y se accionen los relés que retiran el preamplificador automáticamente de la línea de transmisión cuando emitimos, para permitir el paso directo de la RF hasta la antena, función que generalmente realizan sin problemas la mayoría de preamplificadores con VOX hasta potencias de 200 W.
Alimentación por el cable con un divisor (bypass)
La mayoría de preamplificadores de antena también soportan alimentación por el cable central del coaxial de forma que no sea necesario alimentarlos externamente, pero esto exige intercalar a la salida un divisor de CC y RF (bypass) que permita inyectar los +12 V del preamplificador en el coaxial, si el equipo que utilizamos no dispone de su propio sistema para alimentar el preamplificador por centro de las salidas de antenas.
Alternativamente, si utilizamos rotores y llega hasta la antena un cable de hilos múltiples para controlarlos y alimentarlos, será muy fácil utilizar 2 hilos sobrantes, uno para cada preamplificador por los que llevaremos los 12 V a la antena a través de 1 o 2 interruptores con los que siempre podremos comprobar si están funcionando o no correctamente.
¿Y si se produce la sobrecarga del SDR?
Algunos SDR baratos, como los basados en el RTL-2832 y similares, no disponen de filtros pasa banda de entrada, por lo que es posible que se sobrecarguen y se bloquee su recepción en 144, cuando transmitimos simultáneamente por 432 por otra antena paralela o viceversa. Este problema debería ser resuelto mediante un buen filtro de recepción pasa banda que dejara pasar solamente las señales de 144 que queremos recibir.
Si dispones de un SDR más sofisticado (y caro), como por ejemplo el Funcube PRO+ o el SRSP1 de SDRPlay u otros con filtros pasa banda, lo más probable es que no necesites ningún filtrado adicional, porque serán suficientes los filtros pasa banda internos. Pero si experimentas problemas de sobrecarga en tu SDR cuando operas en banda cruzada (lo que notarás inmediatamente porque se reduce el nivel del ruido al transmitir por otra banda), puedes hacer lo siguiente: colocar un filtro que deje pasar solamente los 144 MHz en recepción delante del SDR.
Pero si utilizas un preamplificador de antena, debido a la mayor longitud de tus bajadas coaxiales, es muy probable que vayas a tener problemas de sobrecarga, a pesar de utilizar un receptor SDR más caro. Si este es tu caso, necesitarás un filtro delante del preamplificador..
El filtro más barato: un duplexor
Los filtros pasa banda de VHF y UHF resultan algo caros, cerca de los 200 euros, pero hay una solución mucho más económica y que consiste en utilizar un duplexor, de los que se venden para utilizar dos antenas de V y U con una misma bajada o una antena bibanda con un equipo con entradas separadas para VHF y UHF.
Dicen que un buen duplexor V/U proporciona una separación mínima de hasta -50 dB y, por supuesto, la mayoría soporta también potencias de transmisión hasta los 200 W. Para asegurarnos de que cualquier señal de 432 no viaja arriba y abajo por una total desadaptación de impedancias, lo mejor que podemos hacer es colocar una resistencia terminal de 50 ohmios que absorba la señal de 435 captada de la antena vecina. Por unos 50 euros, hemos resuelto el problema de la sobrecarga en la otra banda
La operación V/U se complica por armónicos de 144
La configuración para la operación full-duplex en satélites equipados con un transponedor opuesto, es decir del tipo V/U o modo B (TX en V y RX en U) es algo más complicada que la U/V como se observa ahora en la figura 2.
Desgraciadamente, un transmisor de 144 MHz tiene la mala costumbre de generar armónicos- Según la normativa, teóricamente el tercer armónico debería estar -60 dB por debajo de la portadora de 145 MHz. Aunque lo que quede sea una potencia mínima, a veces ocurre que esa cifra no siempre se cumple exactamente, a pesar de las afirmaciones del fabricante. Y por si fuera poco, precisamente el tercer armónico cae muy cerca de la otra banda en la que queremos recibir los satélites con el SDR (3 x 145/146 = 435/438 Mhz).
Además, aunque sea de un nivel muy bajo, este tercer armónico de 438 MHz es ideal para que lo capte la antena vecina de UHF, al mismo tiempo que la señal que queremos recibir. Pero aún puede ser peor, porque muchas veces incluso disponemos de un preamplificador en 435 MHz que amplifica todo lo que entra y, por tanto, es muy posible que se nos sature la recepción del SDR en UHF, cuando transmitimos en V. Malas perspectivas. Tenemos que atenuar ese tercer armónico algo más como sea, especialmente si usamos preamplificadores (figura 2).
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| Figura 2: Full dúplex en modo V/U (modo B) con filtro para armónicos de 144 |
Otro duplexor acude en nuestra ayuda
Como ya hemos comentado, un duplexor es el filtro pasa bajos más barato que podemos encontrar por menos de 50 euros, y no tenemos más que colocar otro duplexor a la salida del transmisor de 145 MHz, de forma que el tercer armónico (145 x 3 = 435) se desvíe y lo derive hacia una resistencia de carga de 50 ohmios, que la absorba, sin que necesite apenas disipar potencia.
Si es cierto que el tercer armónico (435) está por lo menos a -50 dB por debajo de la potencia de la portadora de 145 Mhz, sólo debería tener que soportar como mucho de 0,1 a 1 mW, especialmente si resistimos la tentación de aumentar la potencia hasta 100 W, potencia que son capaces de dar muchos transceptores de 144, como por ejemplo el TS-2000.
También aquí, dicho sea de paso, podemos colocar opcionalmente en la recepción otro duplexor para disminuir la sobrecarga del preamplificador y del SDR, si este receptor SDR es uno de los baratos y no dispone de filtros propios pasa banda (Figura 2) y si comprobamos que se satura y disminuye la señal en 435 cuando transmitimos en 144.
El archivo DOPPLER.SQF del SatPC32
Para calcular el Doppler, el programa SatPC32 necesita disponer de un archivo de configuración que contenga todas las frecuencias del todos los satélites, concretamente el archivo DOPPLER SQF, en el que se encuentran listadas tanto las frecuencias de transmisión y de recepción de todos los satélites que deseamos trabajar, una línea para cada modalidad de operación del satélite. En realidad este es un archivo de texto plano, es decir que equivale a un archivo de texto con la extensión <.txt>, aunque lleve colocada una extensión <.sqf>. Y este archivo se encuentra en un lugar muy curioso del disco duro del PC con Windows 10, que cuesta algo de encontrar y por eso lo comento aquí. El lugar en que se encuentra es:
Disco C:\ -> Usuarios -> “nombre usuario” -> AppData -> Roaming -> SatPC32 -> DOPPLER.SQF
Si en tu PC no aparece la carpeta AppData, no desesperes porque debes seguir las instrucciones de la figura 3 para hacerla aparecer de todos modos.
Archivo DOPPLER.SQF puesto al día
Por desgracia, el archivo original DOPPLER.SQF que debe contener todas las frecuencias de cada uno de los satélites y que viene incluido con el programa SatPc32, aunque sea la última versión, no lleva las frecuencias de los nuevos satélites aún no lanzados, de forma que tiendrás que buscarte la vida para añadir a este archivo las frecuencias de todos los nuevos lanzamientos que te interesan.
La buena noticia es que, aunque no lo había descubierto hasta ahora, resulta que en la página de AMSAT (http://www.amsat.org) en la solapa “Satellites Info -> Communications Satellites” un alma caritativa, un japonés, JE9PEL, que mantiene al día un archivo actualizado y te permite la opción de obtener un archivo DOPPLER.SQF que contiene TODAS las frecuencias de TODOS LOS SATÉLITES puestos al día y que, para mi desesperación, no había descubierto hasta ahora (figura 4) porque se encontraba al final de todo de la página web, a la que nunca había llegado. Para verlo, debes abrir la web: http://www.ne.jp/asahi/hamradio/je9pel/Doppler.sqf
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| Figura 4: Página de JE9PEL que permite obtener el archivo DAPPLER.SQF. |
Aunque no es un archivo descargable, nada más fácil que seleccionar y copiar todo el texto, pegarlo en una nueva página en blanco del programa Wordpad de Windows, para que no le añada caracteres de formato y luego grabarlo en el lugar mencionado, asegurándose de que tiene el nombre correcto, o sea nombre <Doppler> y cambiarle la extensión <.txt> pro una nueva que ponga <.sqf>.
Calibración inicial con el SatPC32
Aunque las frecuencias del archivo Doppler.SQF sean bastante precisas, siempre es necesario hacer un calibrado inicial en el primer minuto del pase del satélite para ajustar las desviaciones que se hayan producido en la frecuencia del satélite, debidos a cambios de temperatura que pueden ser considerables si el satélite está iluminado o viene de la oscuridad de un eclipse.
Para la calibración inicial de nuestra frecuencia exacta de salida en el satélite, el SatPC32 dispone de toda una serie de recuadros que te permiten corregir ya sea tu frecuencia de transmisión hasta que te escuches bien a ti mismo, o bien cambiar tu frecuencia de recepción para que puedas sintonizarte donde has descubierto que sales repetido sin mover el transmisor (figura 5). Escoge uno de los dos métodos a conveniencia para calibrar tu propia escucha en la frecuencia deseada. Son los dos recuadros RX o TX de la figura 5.
Silba un par de veces en la frecuencia de entrada y comprueba en el espectro de tu SDR si tu transmisión sale más arriba o más bajo de lo previsto y, en consecuencia, pulsa en el recuadro correspondiente, en el marcado con las letras TX, si deseas corregir tu transmisión para escucharte centrado sin mover el dial del receptor.
Alternativamente clica en los recuadros rotulados con RX si lo que deseas es desplazar la recepción para colocar el receptor en la frecuencia en que aparece tu emisión. Cuando el tono de tu silbido recibido coincida con el tono de tu silbido emitido localmente, habrás conseguido una calibración perfecta para todo este pase.
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| Figura 5: Calibración TX/RX en la salida del satélite |
SatPC32 es el programa más flexible porque calcula el Doppler inicialmente para las frecuencias que tiene memorizadas para este satélite en el archivo DOPPLER.SQF, pero si mueves el dial de tu receptor para sintonizar otra estación en la salida del satélite, recibe esta información de que has movido el dial y le aplicará automáticamente la corrección necesaria a la nueva frecuencia que hayas escogido para contactar con cualquier estación en ese satélite en cuestión.
Equipos controlables por CAT en el SatPC-32
Para que todo esto funcione bien, necesitas disponer de una buena conexión CAT entre tu PC y el transceptor mediante un puerto serie COM, que modernamente se habrá realizado mediante un conversor USB/COM, pero ahora, para el SDR, también será necesaria otra conexión interna, esta vez mediante un puerto serie COM virtual, que se conecte entre el programa de seguimiento y el programa de funcionamiento del receptor SDR.
Los equipos que se pueden configurar en un SatPC32 son los que se muestran en la figura 6a, 6b y 6c, y que abarcan casi todos modelos clásicos de las marcas Yaesu, ICOM y Kenwood apropiados para la operación en satélites. Y estas configuraciones están disponibles para dos equipos separadamente, tanto para el Radio 1 (SDR receptor) como el Radio 2 (el transmisor convencional).
En las tres figuras 6a, 6b y 6c comprobaremos que no está previsto el control de ningún receptor SDR, pero tenemos la suerte de que muchos diseñadores de software para SDR, han previsto que sus equipos respondan a los comandos CAT de un Kenwood TS-2000, un conjunto de comandos que han venido a convertirse en una especie de estándar, no sé muy bien el porqué, tal vez porque sea uno de los conjuntos de comandos más completo, como por ejemplo el programa Radio Console de Simón Brown que veremos más adelante.
Cable virtual de audio del propio Windows
Pero antes debemos resolver los problemas que se nos presentan para decodificar modos digitales en un PC, porque necesitaremos algún medio para llevar el audio a los programas de decodificación y deberemos utilizar un cable virtual de audio.
Si tenemos la suerte de disponer de un PC con un sistema de audio Realteck en la placa base, nuestro PC ya dispone de una salida digital de audio que recibe el nombre de Mezcla Estéreo (RealTeck High Definition Audio) que debe activarse en el panel de control de audio que se abre clicando con el botón derecho del ratón sobre el icono del altavoz situado en la parte inferior derecha de pantalla en la barra de tareas de la pantalla del Windows (figura 7a).
Allí escogeremos la opción “Sonidos” que nos proporcionará todo un panel de control de los dispositivos de audio en la que escogeremos la solapa “Grabar” y buscaremos una línea en la que aparezca la Mezcla Estéreo como “Deshabilitada” (figura 7b).
Allí de nuevo clicamos con el botón derecho y escogeremos la opción “Activar” y a partir de ahora ya tendremos disponible un cable virtual de salida de audio que nos permitirá llevar el audio reproducido en el altavoz al programa que deseemos, a pesar de que este dispositivo aparece en el listado de los dispositivos de entrada (Grabar).
En los programas de decodificación digital, como dispositivo de audio de entrada configuraremos Mezcla estéreo (RealTeck High Definition Audio) porque allí se reproducen digitalmente todos los sonidos que salen por nuestro altavoz.
Un cable virtual de audio adicional
Si no dispones de la tarjeta de sonido RealTeck en nuestro PC, tendremos que buscar una solución para transportar el audio a otros programas decodificadores y uno de los cables virtuales más sencillos y asequibles es el VBCABLE Virtual Audio Cable que se puede descargar de la web VB-Audio Virtual Apps y que nos servirá como medio de transporte digital del audio hasta el programa decodificador que instalemos, de modo que , una vez instalado, nos aparecerá entre los dispositivos de audio “Grabar” tal como se observa en la figura 8a.
Desgraciadamente, al escoger como salida del receptor la opción VB-CABLe Virtual Audio Cable, dejará de oírse el audio en los altavoces de nuestro PC y nos quedaremos a oscuras (auditivamente).
La solución consiste en que tenemos que abrir con un doble clic las propiedades de este nuevo dispositivo de audio virtual y activar la casilla “Escuchar este dispositivo” que aparece en la opción “Escuchar” del menú que se abre con las Propiedades de CABLE Output (figura 8b).
El SDR controlado por CAT: el Radio Console
Tanto los fabricantes FlexRadio así como ApacheLabs, fabricantes de los equipos Flex-6000 y de los ANAN respectivamente, han incluido que sus equipos respondan a todos los comandos Kenwood estándar, pero entre los diseñadores de software para SDR, destaca por sus prestaciones el programa de Simón Brown, G4ELI, el autor del software SDR-Radio o bien SDR Console, un programa que es capaz de manejar una lista impresionante de receptores y transceptores SDR (Figura 9) con el mismo software.
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| Figura 9: Lista de equipos SDR manejables con el software SDR Console |
La página principal del programa la podemos ver en la siguiente figura 9 en la que me gustaría comentar un par de truquillos que aparentemente dificultan el primer contacto con este programa, pero que son fáciles de resolver mediante los recuadros que se indican en la pantalla (Figura 10), como por ejemplo los cambios de banda que se encuentran escondidos en la solapas “Favourites” -> “Amateur” marcadas en rojo.
En la figura 10, en el recuadro desplegable que se encuentra en el lado superior derecho, se escoge el dispositivo de salida de audio del programa SDR, en el que la opción por defecto (default) “Altavoces (Realteck High Definition Audio)”, ha sido cambiada en el desplegable por un cable virtual CABLE Otuput, que deberemos instalar como se ha indicado anteriormente para poder operar con un decodificador de modos digitales, si no disponemos de la Mezcla Estéreo (RealTeck High Definition audio).
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| Figura 10: Pantalla Principal del SDR Radio Console |
Control por CAT del Radio Console
En cuanto al acceso a la configuración para corregir el Doppler en el programa Radio Console de Simon Brown, modificando la frecuencia del receptor SDR mediante el programa SatPC32, debemos dirigirnos a la sección “Tools” del menú superior del programa y escoger la última opción: “Options”. Allí se abren toda una serie de opciones en la que escogeremos “Controller” (figura 11) y podremos seleccionar alguno de los cables virtuales previamente instalados en el PC. En la imagen los cables COM virtuales que aparecen han sido creados por pares por mi Flex-6500, de los que escojo un par adecuado (COM 5/COM 105) y lo conecto por un lado al SatPC32 (COM5) y por otro lado escojo el COM 105 cuya casilla marco en el SDR para que sea convenientemente controlado por el SatPC32.
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| Figura 11: Activación del control por CAT mediante un puerto COM virtual (COM105). |
¿Y el programa Ham Radio De Luxe?
Sí, efectivamente es un programa que incluye el cálculo de órbitas de satélites y la corrección del efecto Doppler (figura 12), pero es un programa que ha sido mayormente diseñado para controlar equipos clásicos, y no ha sido diseñado especialmente para controlar receptores SDR, puesto que no dispone de la visualización del espectro, y los SDR tienen sus propios programas de funcionamiento y control en la pantalla del PC mediante puertos COM virtuales.
HRD es perfecto para el seguimiento de satélites con los equipos pensados para operar en full dúplex como el TS-2000 y los ICOM 910 y 9700, pero no he conseguido utilizarlo con un SDR, porque yo no he sido capaz de configurar el control de dos equipos distintos con este programa. Tal vez no he sido suficientemente persistente y algún amable lector haya descubierto el modo de usarlo con dos equipos diferentes. Si así fuera, estaré encantado de explicarlo en estas páginas.
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| Figura 12: Seguimiento de satélites con el Ham Radio Deluxe |
Para controlar dos equipos (un transmisor clásico y un receptor SDR), se necesitaría enviar las instrucciones de CAT por dos puertos COM diferentes, uno físico (conversor USB/COM) para el equipo tradicional y un segundo puerto COM virtual para controlar el SDR, y yo no he descubierto cómo hacerlo en el HRD. Solo he conseguido enviar comandos CAT por un solo puerto COM y eso es perfecto para los equipos como el Kenwood TS-2000 y el ICOM 9100, pero insuficiente para manejar dos equipos distintos, uno convencional y otro SDR.
