RTL-SDR ile Es'Hail 2/QO-100

Geçtiğimiz günlerde Dünyadaki Mars Projesi Topluluğu olarak güzel bir etkinlik yapılmış, çocukların çizdiği resimler uzaya ve QO-100 uydusuna gönderilmişti. Ülkemizde 2.4GHz uplink frekansı kullanarak uyduya çıkış yapmak yasal olarak mümkün olmasa da, downlink frekansı bir RTL-SDR ile kolayca takip edilebilir.

Bu ve benzer sebeplerle ülkemizde genelde WebSDR ile takip edilen ve çok az kişinin donanımsal yapı kullanarak izleme yaptığı bu uydu izleme çalışmasına, ben de küçük bir katkı sağlamak istedim ve Dünyadaki Mars Projesi Topluluğu'nun da yayınlarında benimsediği gibi bir "resimli adım-adım" makalesi hazırladım. Bir radyo amatörü olarak sizler de konuya meraklı iseniz, vakit kaybetmeden konumuza başlayalım.

Es’hail 2 / QO-100 Uydusu

15 Kasım 2018'de SpaceX Falcon-9 roketi ile yörüngeye yerleştirilen Es’hail 2 / QO-100; Alman Amatör Uydu Teknolojileri Derneğinin (AMSAT-DL) teknik desteği ile Katar Amatör Radyo Topluluğu (QARS) için geliştirilen amatör haberleşme transponder sistemini taşıyan sabit yörünge (geostationary) uydusu olma özelliğini taşıyor. Uydunun gönderme (uplink) frekansı 2.4 GHz ve dinleme frekansı (Downlink) 10 GHz'dir.

Resim-1. QO-100 uydusu transponder haberleşme band planı. (Image Credit: AMSAT-DL)

Amaç

Sabit yörüngede bulunan amatör radyo transponderleri ile Brezilya'dan Tayland'a kadar 7 gün 24 saat bağlantı sağlayan Es’hail 2 / QO-100 uydusunu WebSDR kullanmadan kendi istasyonumuzu kurarak en ekonomik yöntem ile stabil bir şekilde dinleyebilmek.

Resim-2. QO-100 uydusu kapsama alanı. (Image Credit: AMSAT-DL)

Bu amaçla en ekonomik yöntem olarak; yazılım tanımlı radyo alıcısı (SDR), uydu anteni (çanak anten & PLL özelliği bulunan LNB) ve Bias Tee bileşenleri kullanılabilir.

Yazılım Tanımlı Radyo (Software Defined Radio-SDR) Dongle

Yazılım tanımlı radyo, radyonun donanımsal bileşenlerinin yazılım tarafında kullanılması prensibine dayanmaktadır. Ekonomik bir RTL-SDR Dongle 500 kHz'den 1.7 GHz'e kadar geniş bir aralıkta dinleme olanağı sunmaktadır.

RTL-SDR Dongle’yi bilgisayarımıza tanıtmak için "ZADIG" isimli sürücüleri içeren dosyayı bilgisayarımıza kurmalıyız. "Zadig Setup" dosyasını buradan indirebilirsiniz. Bu adımdan sonra aşağıdaki kurulum ve ayar adımlarını takip ederek kolayca işlemleri tamamlayabilirsiniz.

RTL-SDR Dongle ile bilgisayarımız arasında USB bağlantısını gerçekleştirdikten sonra "zadig.exe" dosyasını tıklayıp çalıştırıyoruz.

Resim-3. Zadig uygulamasının başlangıç ekranı.

Açılan pencerede "Options> List All Devices” seçeneğini işaretliyoruz.

Resim-4. Zadig uygulaması tüm sürücüleri görüntüleme ekranı.

Seçenek barını tıklayıp "USB Receiver (infarce 0)(bazen "RTL28328U") ile başlayan bir şey olarak da görünebilir. Seçeneğini seçtikten sonra hedef sürücü olarak "WinUSB"nin seçildiğinden emin olduktan sonra "Instal" butonuna tıklıyoruz.

Resim-5. Zadig uygulaması sürücü seçim ekranı.

Resim-6. Zadig uygulaması sürücü seçim ekranı.

Sürücüyü değişikliği ile ilgili uyarıyı onaylayıp devam ederek sürücünün yüklenmesini sağlıyoruz.

Resim-7. Zadig sürücü yükleme sonrası Windows sürücü yükleme onayı.

Eğer ki bir şeyler ters gider ve yanlış bir seçeneği seçip sürücüyü "USB Receiver (infarce 0)" dışında bir bileşene yüklersek; RTL-SDR dongle "RTL2838UHIDIR" hatası ile karşılaşabiliriz. Özellikle karışması muhtemel "USB Receiver (infarce 1)" in seçilerek sürücünün yüklenilmesi durumunda bilgisayarımızdan sürücüyü kaldırıp yeniden yüklememiz sorunu çözebilir.

Böyle bir durumda; görev çubuğunun en solunda bulunan "Başlat" düğmesine sonra "Bilgisayar"a ardından da "Özellikler"e sol tıklayalım. Menüde görünen "Aygıt Yöneticisi"ni tıklayıp buradan sürücüyü kolayca kaldırabiliriz.

LNB ve Bias Tee

SDR alıcımız 1.7 GHz’e kadar dinleme imkanı sunmaktadır, Es’hail 2 / QO-100 uydusunun dinleme frekansının ise 10 GHz olması nedeni ile "IF" yani ara frekansı "9750 MHz" LNB kullanmamız gerekmektedir. Haliyle LNB’nin çalışması için bir de "Bias Tee" devresine ihtiyacımız var. Bu devre sayesinde LNB’nin ihtiyacı olan 12 Volt LNB’ye koaksiyel kablo ile iletilecek, böylece RTL-SDR Dongle cihazımıza 12 Volt'un gelmesini engellenecektir.

Hazır bir Bias Tee alınabileceği gibi kendiniz de kolayca hazırlayabilirsiniz. Örneğin ben Mini Whip (aktif anten) için hazırladığım TB5X çağrı işaretli radyo amatörü Mehmet Bey'in paylaştığı bir "Bias Tee" devresini istasyonumda kullanmaktayım.

TA2NC çağrı işaretli radyo amatörü Oğuzhan Bey'in de blog sayfasında daha kolay bir "Bias Tee" devresi mevcut; "Bu devre bir adet 100 pF mercimek kondansatör, yaklaşık 10-12 tur sarılmış bir bobin" ile kolayca hazırlanabilir.

Resim-8. Klasik Bias Tee yapısı sematik görünüm.

Resim-9. Bias Tee PCB baskı şeması (Image Credit: mehmet Divili, TB5X)

LNB seçimi kısmına gelindiğinde TV yayınlarında frekanstaki kaymayı önlemede Dielectric Resonator Oscillators (DRO)’lu LNB’ler yeterli olması sebebi ile PLL özelliği bulunan LNB bulmakta sıkıntı başlıyor ve seçenekler azalıyor.

Es’hail 2 / QO-100 uydusunu stabil dinlemek için araştırma yaptığımız zaman "Octagon Oslo PLL LNB"nin tavsiye edildiğini göreceksiniz. Günümüzde Türkiye’de temini pek mümkün olmadığından, burada alternatif olabilecek marka ve modeller üzerinde duracağız. Önceliğimiz yurt içi pazarda bulunabilen marka ve modeller olacak.

1. Altertanif Inverto Premium Tek Çıkışlı ( Single) Universal 40mm PLL LNB

Türkiye’de internet ortamında yaptığım araştırma sonucunda ulaştığım "Inverto" marka LNB ile standart bir LNB arasında dinlemede büyük fark olduğunu tecrübe ettim. Çalışmalarınızda umutsuzluğa kapılmamak için kesinlikle PLL barındıran bir LNB ile çalışmanız önerilir.

Resim-10. Genel bir LNB görünümü.

Resim-11. LNB kesiti. (Image Credit: Peter, DJ7GP)

DRO’lu standart bir LNB ile Inverto PLL LNB’nin KG-STV etkinliğindeki performans kıyaslamasına ait resimler ile dinlemedeki farkı gösteren video incelendiğinde aradaki farkı görebiliriz.

Resim-12. Standart ve Inverto LNB ile resim kalitesinin karşılaştırılması.

Aşağıdaki videodan aynı şekilde "DRO" ile "PLL" dinleme kıyaslamasını uygulamalı olarak  da inceleyebilirsiniz.

2. Tekli "MAG PLL LNB"

Es’hail 2 / QO-100 uydusu ile ilgili süreci başından beri sıkı takip eden TA2NC çağrı işaretli radyo amatörü Oğuzhan Bey'in bloğunda bilgisi verilen fiyat olarak Inverto markasına göre daha uygun olan tekli MAG PLL LNB ise diğer bir alternatifimiz.

TA7W çağrı işaretli radyo amatörü Barış Bey'in de LNB üzerinde yaptığı incelemede, modifiye etmeye uygun olan bir LNB olduğu görülmüştür.

Resim-13. MAG PLL Solution Philips Chip 1X LNB görünümü.

Eğer birinci ölçüt fiyat değil ise, siz de Inverto markasını tercih edebilirsiniz.

Çanak Anten Ayarı

Cep telefonumuza küçük bir uygulama yükleyerek 25.9 ° doğu'da sabit bir yörüngede bulunan uyduya göre çanak antenimizin yönünü kolay ve doğru bir şekilde ayarlayabiliriz. Başlangıç konumu olarak etrafımızdaki bir TÜRKSAT'a ayarlanmış bir uydu çanağı ile aynı yöne dönerek kabaca yön tayin edebiliriz.

Daha sonra uydu bulucu isimli mobil uygulama ile çok kolay ve çok çabuk ayar yapmak mümkün. Telefonumuzun GPS’ini açtıktan sonra telefonumuzu LNB’nin üzerine telefonu yatay bir şekilde yerleştiriyoruz. Uygulama üzerindeki yönlendirmeleri takip ederek doğru konuma gelene kadar çağımızı döndürüyoruz.

 

Resim-14. Mobil uygulama ekranı (solda) ve kullanımı (sağda).

SDR Console Yazılımı

PLL barındıran bir LNB kullanmış olsak da, LNB'mizdeki ısı değişimleri frekans kaymasına sebep olacaktır. Bu kaymaları düzeltmek için G4ELI çağrı işaretli radyo amatörü Simon'un geliştirdiği SDR-Radio yazılımı SDR Console kullanacağız, Es’hail 2 / QO-100 üzerindeki "10.489.750 MHz"deki işaretçiyi (beacon) baz alıyor ve frekanstaki kaymayı hesaplayarak düzeltme yapıyor.

Programın son güncel sürümü olan 14 Aralık 2020 tarihinde paylaşılan 3.0.26 versiyonunu 32 bit için buradan, 64 bit için ise buradan indirebilirsiniz.

Programı indirdikten sonra "SDR-Radio V3.0.26.exe" dosyasını tıklayıp çalıştırıyoruz. SDR Console programı başlayınca "Definitions..." tıklıyoruz. Burada LNB’nin "LO" frekansı olan "9750 MHz"i SDR Console programımıza eklemeye çalışıyoruz.

Resim-15. SDR Console RTL-SDR seçim ekranı.

Açılan pencerede "Converter selection" seçeneği yanındaki kutucuğu işaretliyor ve "Edit"e tıklıyoruz.

Resim-16. SDR Console özellikleri ayarlama ekranı.

Açılan pencereden "Down :9750 MHz" seçiyoruz.

Resim-17. SDR Console converter ekranı.

SDR-RTL Dongle seçip "Start" a basıyoruz.

Resim-18. SDR Console ayar ekranı.

Program çalıştıktan sonra "Receive" kısmında 10 GHz girebilmek için yazılımın ayarlarına gidip, cihazın frekans gösterme menüsündeki digitleri (rakamsal alandakiler) arttırmalıyız.

Resim-19. SDR Console RTL-SDR genel görünümü.

Makine dişlisi sembolü ile gösterilen (resim üzerinde işaretli) ayar menüsüne giriyoruz. "Display"seçeneği altındaki "Spectrum" seçilerek frekans aralığını "99.9 GHz" olarak değiştiriyoruz.

Resim-20. SDR Console RTL-SDR ince ayarlarının yapılması.

Es’hail 2 / QO-100 uydusunu artık dinleyebiliriz. Ancak PLL barındıran bir LNB kullanmış olsak da LNB'mizdeki ısı değişimleri frekans kaymasına sebep olacaktır. İki ayar daha yapacağız.

Ekli ekran görüntüsünde net bir şekilde görünen beacon sinyalinin biz "10.489.750 MHz"de olması gerektiğini biliyoruz. Ancak LNB’den kaynaklı olarak farklı bir frekansta olacaktır. Gerekli ayarı yapmak için "Calibration" kısmına tıklıyoruz.

Resim-21. SDR Console RTL-SDR kalibrasyon.

Açılan ekrandan örneğin beacon sinyali "10.489.540 MHz" de, biliyoruz ki beacon sinyali "10.489.750 MHz"de olmalı.

Resim-22. SDR Console RTL-SDR kalibrasyon.

Biz bunu "10.489.750 MHz"e getirmek için "-278.000 PPM" ilk bir müdahale gerekiyor.

Resim-23. SDR Console RTL-SDR kalibrasyon.

Programın en güzel özelliği olan yapacağımız son ayar ise LNB’mizde ısı değişimlerinden kaynaklanan kaymayı düzeltmek için Programda "view/more" > "options/select" dedikten sonra resimde işaretli "Geostationary Beacon" menüsünü göreceğiz. Bu seçeneği işaretliyoruz.

Resim-24. SDR Console Geostationary Beacon ekranı.

Ekranın alt tarafında "Geostationary Beacon" penceresini görebilirsiniz. SDR'yi "10.489.750 GHz" frekansına alıp,"Geostationary Beacon" penceresindeki "O" işaretine basıyoruz. Ekranda şelale (Waterfall) akmaya başlayınca, beacon'u tam ortalıyoruz ve "Play" düğmesine basıyoruz.

Resim-25. SDR Console işlemlerinin tamamlanması.

Es’hail 2 / QO-100 uydusu üzerindeki QSO’ları artık duyabilirsiniz. Makalede anlaşılmayan bir husus varsa veya uygulamada bir problem yaşarsanız, aşağıdaki yorum kısmını kullanarak sorununuzu bizimle paylaşabilirsiniz. Kolay gelsin.